Как управляются современные автомобили?
Большинство людей, которые были внутри автомобиля, знакомы с рулевым колесом и тем, для чего оно используется. Большинство людей, которые были вне автомобиля, знакомы с передними колесами и тем фактом, что они могут поворачиваться лицом влево или вправо. Немногие люди на самом деле знают, как связаны рулевое колесо и передние колеса, и еще меньше людей знают о точной инженерии, необходимой для того, чтобы современный автомобиль управлялся так предсказуемо и последовательно. Так что же заставляет все это работать?
Сверху вниз
В современных автомобилях используется система рулевого управления, называемая реечным рулевым управлением.
Рулевое колесо находится перед сиденьем водителя и отвечает за обратную связь с водителем о том, что делают колеса, а также позволяет водителю контролировать, в каком направлении направлены колеса, поворачивая колесо. Они бывают разных форм и размеров, а некоторые включают в себя подушки безопасности и элементы управления другими системами автомобиля.
Вал, правильно названный рулевым валом, проходит от рулевого колеса через брандмауэр автомобиля. Многие новые автомобили имеют рулевые валы, которые разрушаются в случае аварии, предотвращая серьезные травмы водителя.
В этот момент в автомобиле с гидравлическим усилителем рулевого управления рулевой вал входит непосредственно в поворотный клапан. Поворотный клапан открывается и закрывается при вращении, чтобы гидравлическая жидкость под давлением помогала рулевому валу вращать ведущую шестерню. Это значительно облегчает управление, особенно на низких скоростях и при остановке.
- Гидравлический усилитель руля использует гидравлический насос, приводимый в действие ремнем, соединенным с двигателем автомобиля. Насос создает давление гидравлической жидкости, а гидравлические линии проходят от насоса к поворотному клапану в основании рулевого вала. Многие водители предпочитают этот тип рулевого управления с усилителем как из-за его практичности, так и из-за обратной связи с водителем. По этой причине в большинстве спортивных автомобилей на протяжении десятилетий использовалось рулевое управление с гидравлическим усилителем или оно вообще не использовалось. Однако в последнее время достижения в области электроусилителя руля открыли новую эру спортивных автомобилей с электроусилителем руля.
Если вместо этого у автомобиля вдоль рулевого вала установлен электродвигатель, то автомобиль оснащен электроусилителем руля. Эта система обеспечивает большую гибкость в выборе места установки электродвигателя, что делает ее идеальной для модернизации старых автомобилей. Для работы этой системы также не требуется гидравлический насос.
- В рулевом управлении с электроусилителем используется электродвигатель, который помогает поворачивать либо рулевой вал, либо ведущую шестерню напрямую. Датчик вдоль вала рулевого управления определяет, насколько сильно водитель поворачивает рулевое колесо, а иногда также определяет, какое усилие было приложено для поворота рулевого колеса (известное как чувствительность к скорости). Затем компьютер автомобиля обрабатывает эти данные и прикладывает соответствующее усилие к электродвигателю, чтобы помочь водителю управлять автомобилем в мгновение ока. Хотя эта система чище и требует меньшего обслуживания, чем гидравлическая система, многие водители говорят, что рулевое управление с электроусилителем кажется слишком оторванным от дороги и может слишком помочь во многих случаях. Однако системы рулевого управления с электроусилителем улучшаются с каждым модельным годом, поэтому эта репутация меняется.
Если на конце рулевого вала кроме ведущей шестерни ничего нет, то в автомобиле нет гидроусилителя руля. Шестерня находится над рулевой рейкой.
- Рулевая рейка представляет собой длинную металлическую штангу, которая проходит параллельно передней оси. Зубья, расположенные по прямой линии вдоль верхней части рейки, идеально совпадают с зубьями ведущей шестерни. Шестерня вращается и перемещает рулевую рейку горизонтально влево и вправо между передними колесами. Этот узел отвечает за преобразование энергии вращения рулевого колеса в движение влево и вправо, полезное для параллельного движения двух колес. Размер ведущей шестерни относительно рулевой рейки определяет, сколько оборотов рулевого колеса требуется, чтобы повернуть автомобиль на определенную величину. Меньшая передача означает более легкое вращение колеса, но больше оборотов, чтобы колеса повернулись полностью.
На обоих концах рулевой рейки сидят рулевые тяги
- Стяжки представляют собой длинные тонкие соединительные детали, которые должны быть очень прочными только при нажатии или вытягивании. Сила под другим углом могла легко согнуть стержень.
Рулевые тяги соединяются с поворотным кулаком с обеих сторон, а поворотные кулаки управляют поворотом колес влево и вправо в тандеме.
Что касается системы рулевого управления, о которой следует помнить, это то, что это не единственная система в автомобиле, которая должна двигаться точно на скорости. Система подвески также делает довольно много движений, а это означает, что поворачивающемуся автомобилю, движущемуся по ухабистой поверхности, лучше иметь возможность для передних колес двигаться из стороны в сторону и вверх и вниз одновременно. Вот тут-то и появляются шаровые шарниры. Этот сустав выглядит как шаровидный сустав на человеческом скелете. Этот компонент обеспечивает свободное движение, позволяя очень динамичным системам рулевого управления и подвески работать в тандеме.
Техническое обслуживание и другие заботы
С таким большим количеством движений, которые нужно контролировать под большой силой, система рулевого управления может действительно выдержать удар. Детали предназначены для того, чтобы выдерживать вес автомобиля, резко поворачивающего на максимальной скорости. Когда что-то в конечном итоге терпит неудачу и идет не так, как надо, это обычно происходит из-за длительного износа. Сильные удары или столкновения также могут более заметно сломать компоненты. Сломанная рулевая тяга может привести к тому, что одно колесо повернется, а другое останется прямо, что является очень плохим сценарием. Изношенный шаровой шарнир может скрипеть и делать рулевое управление немного неуклюжим. Всякий раз, когда возникает проблема, обязательно немедленно проверьте ее, чтобы обеспечить безопасность автомобиля и управляемость.
