К системам управления транспортными средствами относят систему рулевого управления и тормозные системы. Система рулевого управления Назначение рулевого управления - обеспечить водителю полный контроль над направлением движения транспортного средства. Данная система включает в себя рулевой механизм и рулевой привод. Мы уже привыкли к тому, что, поворачивая руль, водитель поворачивает передние колеса автомобил я . Рассмотрим несколько подробнее, что же происходит при вращении руля. Итак, с одного конца рулевого вала закреплен руль или, говоря научным техническим языком, рулевое колесо. Противоположный конец вала входит в рулевой механизм. На этом конце закреплена либо шестерня (реечный рулевой механизм), либо червячный вал (червячный рулевой механизм). Рулевой механизм преобразует вращение руля в плоскостное перемещение рулевых тяг, поворачивающих управляемые колеса на необходимые углы . В связи с тем что рулевой механизм выполнен по схеме редуктора (устройства, понижающего обороты и, как следствие, увеличивающего крутящий момент), он еще и увеличивает усилие водителя, приложенное к рулевому колесу. Обычно усилие, прикладываемое водителем, увеличивается в 15-30 раз. Именно такое передаточное отношение имеют рулевые механизмы. Вполне понятно, что чем больше передаточное отношение рулевого редуктора, тем легче водителю поворачивать передние колеса. Однако увеличение передаточного числа сверх указанного ограничено ухудшением уп равляемости автомобиля: при больших значениях передаточного числа даже для незначительного поворота колес водителю придется поворачивать руль на большие углы. Ряд легковых автомобилей оборудован усилителем рулевого механизма, дополнительно снижающим усилие, необходимое для поворота руля. Устройство и принцип его работы мы рассмотрим чуть позже. РЕЕЧНЫЙ РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ В большинстве современных легковых автомобилей используется система рулевого управления с реечным механизмом (рис. 6.1). Как уже говорилось, в этом случае на конце рулевого вала 1, связанного с рулевым механизмом, закреплена шестерня 2. Она находится в зацеплении с зубчатой рейкой 3. Данная зубчатая пара расположена внутри картера рулевого механизма. Поворачивая руль, мы вращаем шестерню, а она заставляет зубчатую рейку перемещаться внутри картера влево или вправо. Концы рейки через рулевые тяги соединены с поворотными кулаками передних колес, и при перемещении рейки происходит поворот управляемых колес.
ЧЕРВЯЧНЫЙ РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ
В данном механизме один из концов рулевого вала связан не с зубчатой шестерней, а с червяком (рис. 6.2). Червяк находится в зацеплении с роликом, который, в свою очередь, соединен с рулевой сошкой. Сошка, перемещаясь влево или вправо, через рулевые тяги и поворотные кулаки обеспечивает перемещение передних колес на заданные углы (рис. 6.3). РУЛЕВОЙ ПРИВОД Рулевой привод передает усилие от рулевого механизма к управляемым колесам. В случае использования червячного механизма он включает в себя рулевую сошку, рулевые тяги и поворотные рычаги (см. рис. 6.3). Рулевой привод, в котором использован механизм типа «шестерня-рейка», представлен на рис. 6.4. С помощью рулевого привода обеспечивается поворот левых и правых передних колес автомобиля на разные по величине углы. Это необходимо для того, чтобы при движении в повороте передние колеса вращались без проскальзывания, поскольку в такой ситуации каждое колесо движется по своему радиусу (наружное - по большему, внутреннее - по меньшему). При этом у них общий центр поворота. Современные легковые автомобили оборудуют гидроусилителем руля. Ранее таким устройством были оборудованы в основном грузовики, автобусы, троллейбусы. Вы, наверное, догадались, что на этих массивных транспортных средствах водителям тяжело вращать руль. Поэтому на них и устанавливается такой «помощник» для водителя. В настоящее время гидроусилителем оборудовано большинство иномарок, да и наш Волжский автозавод стал устанавливать его на некоторые модели. Схема работы гидроусилителя рулевого управления представлена на рис. 6.5. Основными элементами гидроусилителя являются насос, распределительное устройство и исполнительное устройство, выполненное в виде гидроцилиндра. Как же работает гидроусилитель? Он включается в работу только по мере необходимости. Стоит водителю приложить к рулю усилие в определенном направлении, как распределительное устройство направляет жидкость, нагнетаемую насосом, в определенную полость гидроцилиндра. Жидкость давит на поршень, шток которого начинает перемещаться и помогает водителю поворачивать колеса. При прямолинейном движении усилитель не работает. Помимо помощи водителю, поворачивающему управляемые колеса, гидроусилитель повышает безопасность движения, так как позволяет сохранить управление автомобилем при разрыве шины переднего колеса, что особенно важно, когда автомобиль движется на высокой скорости. Кроме того, усилитель смягчает удары, передаваемые на рулевое управление при движении по неровной дороге. Обратите внимание, что насос гидроусилителя приводится в действие от двигателя. Следовательно, если двигатель не работает, то не работает и гидроусилитель. Это надо учитывать при буксировке транспортного средства. Эксплуатировать автомобиль с неисправным усилителем руля запрещено: разрешается только доехать до места ремонта или стоянки, соблюдая меры предосторожности. Об этом мы поговорим в части 8, посвященной подготовке к теоретическому экзамену в ГИБДД. Тормозные системы Тормозные системы предназначены для эффективного снижения скорости движения транспортных средств вплоть до их полной остановки, а также для предотвращения несанкционированного перемещения стоящего транспортного средства. Современные автомобили оборудуют рабочей, запасной и стояночной тормозными системами. Рабочая тормозная система предназначена для снижения скорости и остановки транспортного средства (рис. 6.6). Она обладает наибольшей эффективностью и срабатывает при нажатии на педаль тормоза. Рабочая тормозная система должна срабатывать при однократном нажатии на педаль и действовать на все колеса. Стояночная тормозная система предназначена для удерживания остановленного транспортного средства в неподвижном состоянии. Стояночная тормозная система действует на задние колеса легковых автомобилей (рис. 6.7). Она приводится в действие рукой водителя через рычаг, расположенный в салоне. При перемещении рычага вверх водитель через тросы и рычаги раздвигает тормозные колодки и прижимает их к внутренней поверхности тормозных барабанов задних колес. Запасная тормозная система предназначена для снижения скорости и остановки автомобиля при отказе рабочей тормозной системы. Обычно она является частью рабочей тормозной системы, но обладает меньшей эффективностью. Принцип действия рабочей тормозной системы лег кового автомобиля заключается в следующем: при нажатии на педаль тормоза водитель перемещает поршень главного тормозного цилиндра, тормозная жидкость перемещает поршни рабочих цилиндров, которые прижимают тормозные колодки к тормозным дискам или барабанам, на которых закреплены колеса. Из-за возникающего трения между последними транспортное средство снижает скорость и при необходимости останавливается. Гидропривод рабочей тормозной системы имеет два независимых контура (см. рис. 6.6). На современных легковых автомобилях в большинстве случаев контуры расположены по диагонали, т.е. один из них связан с правым передним колесом и левым задним, а другой - с левым передним и правым задним. Если один из контуров разгерметизируется и перестанет затормаживать связанные с ним колеса, другой будет продолжать работать. При этом у водителя сохранится возможность остановить транспортное средство (с меньшей эффективностью торможения). Такую тормозную систему и называют запасной. Тормоза по конструктивному исполнению подразделяют на дисковые и барабанные. В дисковых тормозах вращающийся стальной диск, на котором закреплено колесо, при воздействии на педаль тормоза с двух сторон зажимается между колодками (рис. 6.8). В барабанных тормозах колодки находятся внутри тормозного барабана, на котором также закреплено колесо (рис. 6.9). В этом случае торможение осуществляется за счет прижатия колодок к внутренней поверхности барабана (колодки расходятся в стороны). Д ля снижения усилия водителя, нажимающего на педаль тормоза, используется вакуумный усилитель тормозов (рис. 6.10). Корпус усилителя разделен подвижной диафрагмой на две части: одна связана с выпускным коллектором двигателя, а другая - с атмосферой. Когда педаль тормоза отпущена, пружина прижимает диафрагму к отверстию или клапану атмосферной трубки, полностью перекрывая доступ атмосферного воздуха. При нажатии на педаль тормоза водитель принудительно перемещает диафрагму, отверстие трубки (или клапан), выходящей в атмосферу, открывается, а разрежение в полости, связанной с выпускным коллектором, создает дополнительную силу на штоке главного тормозного цилиндра, действующую в ту же сторону, куда перемещает шток нога водителя. В результате для достижения необходимой эффективности торможения нажимать на педаль тормоза можно с меньшим усилием. Вакуумный усилитель рабочей тормозной системы действует только при работающем двигателе. Это необходимо учитывать при движении транспортного средства с неработающим двигателем (например, при буксировке неисправного транспортного средства). В последнем случае, чтобы снизить скорость или остановить автомобиль, на педаль тормоза придется нажимать с большим усилием, чем на транспортном средстве с работающим усилителем.