Геометрия рулевого управления

При прохождении автомобилем поворота геометрия системы рулевого управления должна обеспечивать пересечение осей колес в одной точке. На рис. 1 показан автомобиль, проходящий поворот, при этом видно, что вышеуказанное условие требует, чтобы внутренние колеса поворачивались на больший угол β₁, чем колесо наружное β₂.

Рис. 1. Геометрия управления двухосным автомобилем

При прохождении поворота каждое колесо катится по траектории с собственным радиусом от R₁ до R₄. Путь колеса с радиусом R дает наружный радиус поворота колеса по колее или же при повороте рулевого колеса до упора — минимальный радиус поворота по колее. При этом минимальный габаритный радиус поворота описывает элемент автомобиля, проходящий при этом максимальный путь. Как правило, это бывает передний бампер, и действительный диаметр поворота равен 2(R₁+x). (Примечание: в советской специальной литературе маневренность автомобиля принято оценивать радиусом поворота).

Однако в действительности при прохождении поворота автомобиль совершает вращательное движение не вокруг теоретического центра вращения, а под действием центробежных сил — вокруг некоторого действительного центра поворота (рис. 2).

Рис. 2. Действительный центр поворота двухосного автомобиля

Для обеспечения различных углов поворота внутренних и наружных колес поворотный рычаг устанавливают с наклоном и соответствующим образом подбирают взаимное положение шарниров рулевой трапеции. На рис. 3 показано решение геометрии рулевого механизма в плане.

Рис. 3. Графическое решение системы управления

От среднего положения рулевой тяги внутрь откладывают больший угол, например 32°, наружу — меньший угол, например 26°. Затем на рейке рулевого механизма откладывают одинаковые расстояния S₁‘, S₂’, S₃’, которые соответствуют положениям шарниров S₁, S₂, S₃.

При определенном положении рулевого колеса управляемые колеса должны занимать определенное положение и не должны самопроизвольно поворачиваться. Это требование к кинематике системы рулевого управления не всегда легко выполнить, но, по крайней мере, на пути от среднего положения до верхнего упора ошибка должна быть минимальной. При максимальном повороте колеса, эта ошибка также может быть максимальной, потому что самые крутые повороты автомобиль проходит на малых скоростях и неточность в кинематике рулевой трапеции сказывается мало. На рис. 4 показана обычная подвеска переднего колеса на двух поперечных рычагах.

Рис. 4. Перемещение шарниров на рулевой тяге при движении колеса в процессе управления

Точки 1, 2 и 3 описывают окружности, в их центре S₁ должен быть другой шарнир.

Если нанести положение пальца рулевой тяги 1 на верхнем упоре и положение 3 — на нижнем упоре, то точки 1, 2, 3 задают центр S₁, в котором должен находиться подрессоренный шарнир. Тем самым определяется длина рулевой тяги. Если рулевые тяги имеют различную длину, геометрия кинематической схемы рулевого управления неточна. Поэтому в рулевую трапецию иногда вставляют промежуточную тягу, чтобы продольные тяги рулевого управления имели одинаковую длину. Однако это неминуемо приводит к увеличению количества шарниров и к опасности чрезмерного увеличения зазора в механизме рулевого управления при износах шарниров. При повороте налево правое колесо приводится через большее количество шарниров, и поэтому оно в большей мере склонно к рысканью и износу шин.

Шаровые шарниры системы рулевого управления имеют обойму, состоящую из двух половин, поджимаемых друг к другу пружиной. Тем самым обеспечивается автоматическая компенсация зазоров, которые образуются при износе элементов шарнира.

На рис. 5 показаны несколько типов шарниров для систем рулевого управления и для подвески колес.

Рис. 5. Различные виды шарниров, не требующих смазки

Ложе шарового шарнира часто изготовляют из материала, обладающего смазочными свойствами, чтобы шарниры не требовали обслуживания. В этом случае очень важно обеспечить надежную защиту шарнира от проникновения пыли и грязи.

Особым примером кинематики рулевого управления служит подвеска колеса на двух рычагах (например, автомобиля Фольксваген, рис. 6).

Рис. 6. Примеры решения геометрии рулевого управления

Все точки колес в процессе колебаний описывают дугу вокруг центра шарнира рычагов равной длины. В этом случае и шарнир рулевой тяги описывает ту же окружность и правильная кинематика обеспечивается тогда, когда шарнир на подрессоренной части автомобиля расположен на прямой, перпендикулярно оси автомобиля и проходящей через центр этой окружности. В этом случае длины правой и левой рулевой тяг не должны быть строго одинаковыми.

Если переднее управляемое колесо установлено на качающейся полуоси, то шарнир S₁ на подрессоренной части автомобиля должен находиться на продолжении оси качающегося рычага, как показано на правой части рисунка.

—>

—>

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

Похожие материалы на сайте:
	Регулировка развала схождения колес
	Усилитель рулевого управления — принцип работы и устройство
	Замена ручного тормоза своими руками

Главная
Новые материалы на сайте.

Автосамоделки
Самодельные автомобили, прицепы, дачи, вездеходы, тюнинг авто.

Мотосамоделки
Самодельные мотоциклы, мопеды, скутеры, снегоходы.

Автосервис
Ремонт и обслуживание автомототехники. Советы по ремонту автомобиля.

Гараж
Гаражное оборудование, обустройство гаража.

Разное, советы автомобилистам
Советы бывалых и опытных автолюбителей.

Требования к геометрии рулевого управления

Поворот рулевого колеса при движении прямо или автомобиль ведет в сторону? Это классические симптомы проблем геометрии рулевого управления. Они появляются в результате старения и износа компонентов. Они также могут возникнуть в результате попадания в яму, удара о бордюр и, конечно же, после более крупного столкновения.

Геометрия рулевого управления, также известная как геометрия колеса, требует контроля и перенастройки в случае отклонений от спецификаций производителя. Однако следует помнить, что, если проверка выравнивания колес показывает необходимость корректировки настроек, не все параметры являются регулируемыми. При обнаружении значительных отклонений от стандартных настроек единственным выходом может стать замена компонентов.

В этой статье мы представляем некоторые основные советы по выравниванию колес от технических экспертов.

Угол колеса

1,Отрицательный угол наклона. 2. Вертикаль 3. Положительный угол наклона.

Угол наклона — это угол между вертикалью и плоскостью круга. В зависимости от направления перекоса, речь идет о положительном или отрицательном угле. Если смотреть на автомобиль спереди, если верх колеса наклонен в сторону двигателя, угол наклона отрицательный. В случае положительного угла наклона — обратное: колесо поворачивается наружу.

Угол поворота

1,Угол поворота

Угол поворота достигается различными способами в зависимости от типа подвески. Обычно для подвески со стойками Макферсона угол наклона получается путем наклона колонны. В свою очередь, в случае подвески с рычагами подвески угол нижнего и верхнего штифтов смещается.

Поскольку угол поворота рулевого колеса не регулируется, его часто упускают из виду при проверке выравнивания колес, а также при проверке столкновений. Неправильный угол поворота рулевого колеса из-за изношенных или поврежденных компонентов подвески обычно приводит к более быстрому износу шин, снижению курсовой устойчивости и увеличению силы рулевого управления, особенно во время парковочных маневров.

Схождение и расхождение колес

1,Схождение колес. 2. Ось симметрии автомобиля. 3. Расхождение колес.

Схождение и расхождение колес, является наиболее часто регулируемым параметром выравнивания колес. Это угол между колеей передних колес и осевой линией автомобиля. Все видно спереди автомобиля, в каком направлении направлены края передних колес. Мы говорим о сходимости, когда колеса направлены внутрь к оси симметрии автомобиля. Если колеса направлены наружу, есть расхождение.

Правильное выравнивание колес дает много преимуществ, в том числе повышение устойчивости на прямой, улучшение управляемости и более эффективное рулевое управление.

При необходимости при регулировке схождения можно внести незначительные корректировки, чтобы исправить различия во втулках подвески, возникающие в результате производства или вызванные износом. Если необходимо внести коррективы, стоит помнить, что надо выровнять рулевые тяги. Однако есть одно важное исключение из этого правила, а именно: при корректировке положения наклонного рулевого колеса один рулевой стержень должен располагаться немного иначе, чем другой.

Точное выравнивание геометрии системы имеет основополагающее значение для продления срока службы шин и обеспечения устойчивости автомобиля. Регулярная проверка колесных дисков рекомендуется не только после замены шин, компонентов рулевого управления или подвески. Проверка геометрии также должна выполняться при разборке подрамника при ремонте коробки передач или сцепления.

Следует также помнить, что геометрия задних колес также может влиять на устойчивость вождения. Иногда, несмотря на правильное выравнивание передних колес, автомобиль все еще тянет в одну сторону, или происходит неравномерный износ протектора шины. В этом случае, если у автомобиля есть ненормальный износ шин и проблемы со стабильностью, необходимо проверить геометрию задних колес.

Геометрия рулевого управления автомобиля

Краткий обзор геометрии рулевого управления

Правильная геометрия рулевого управления автомобиля позволяет водителю вести автомобиль по автостраде с минимальной корректировкой направления и минимальным износом протектора. Регулировка геометрии рулевого управления возможна благодаря наличию возможности регулировки подвески автомобиля. Неправильные углы установки колес могут быть главной причиной почти каждой жалобы на плохую управляемость автомобиля. Правильные углы установки передних колес позволяет шинам катиться прямо. Неправильные углы установки передних колес вызывают легкое проскальзывание шин, их износ или сопротивление движению. Правильные углы установки колес устраняют сопротивление движению и увеличивает срок службы шин. Регулировка геометрии рулевого управления (углов установки колес) — это серия измерений и регулировок, которые позволяют автомобилю двигаться по прямой линии. Система рулевого управления, подвеска, колеса и шины вместе помогают предотвращать такое явление как «шимми» или перемещения автомобиля из стороны в сторону при его движении по автостраде («рыскание»). Любой зазор в рулевом приводе или подвеске вызывает нарушение управляемости автомобиля.

Имеются девять основных параметров, используемых для определения правильности геометрии рулевого управления. Некоторые из этих параметров регулируются впрямую, в то время как другие — нет. Каждый угол или размер дают ценную информацию, которую можно использовать при диагностировании причин жалоб на рулевое управления, управляемость и износ протектора:

• Продольный наклон оси поворота колеса
• Развал
• Схождение
• Плечо обкатки
• Угол тяги
• Разница в колесной базе (сдвиг)
• Поперечный наклон оси поворота колеса
• Суммарный угол
• Дорожный просвет

Параметры геометрии рулевого управления

Продольный наклон оси поворота колеса

Продольный наклон оси поворота колеса — это наклон оси поворотного шкворня относительно вертикали вперед или назад, если смотреть со стороны переднего колеса. Ось поворотного шкворня — это воображаемая линия, проходящая через центр элемента рулевого управления и колеса. Имеются три возможных угла продольного наклона оси поворота колеса:

• Положительный продольный наклон оси поворота колеса
• Отрицательный продольный наклон оси поворота колеса
• Нулевой продольный наклон оси поворота колеса

Положительный продольный наклон оси поворота колеса

Положительный продольный наклон оси поворота колеса имеет место в том случае, если точка пересечения оси поворота колеса с дорожным покрытием располагается перед точкой контакта колеса с дорогой. Положительный продольный наклон оси поворота колеса вызывает трение или сопротивление движению в задней части шины. Тянущий эффект, вызываемый продольным наклоном оси поворота колеса, заставляет шину перемещаться по прямой линии или возвращаться в положение «прямо вперед». В большинстве автомобилей используется положительный продольный наклон оси поворота колеса так, чтобы автомобиль самостоятельно возвращался в положение «прямо вперед».

Хотя положительный продольный наклон оси поворота колеса помогает сохранять устойчивость на курсе, слишком большой положительный продольный наклон оси поворота колеса может вызывать:

• Затрудненность действия рулевого управления и угловое колебательное движение управляемых колес («шимми») на низкой скорости
• «Рыскание» автомобиля на высокой скорости

Отрицательный продольный наклон оси поворота колеса

Отрицательный продольный наклон оси поворота колеса облегчает поворот автомобиля. При отрицательном продольном наклоне точка пересечения оси поворота колеса с дорожным покрытием располагается позади точки контакта колеса с дорогой. Отрицательный продольный наклон оси поворота колеса заставляет шину отклоняться от направления «прямо вперед» и облегчает действие рулевого управления. Недостаток отрицательного продольного наклона оси поворота колеса заключается в том, что движение в направлении «прямо вперед» становится более затруднительным, т.к. автомобиль стремится уйти вправо или влево, а не прямо, как это имеет место в случае положительного продольного наклона оси поворота колеса. В отличие от тележки для магазинных покупок, у которой управляемое колесо располагается за осевой линией неуправляемого моста тележки, это колесо располагается перед осевой линией и уходит вправо или влево. Хотя отрицательный продольный наклон оси поворота колеса и упрощает работу рулевого управления, слишком большой отрицательный продольный наклон оси поворота колеса может вызывать:

• «Рыскание» автомобиля
• Уменьшение эффекта самоцентрирования рулевого управления
• Уменьшение устойчивости автомобиля на курсе при торможении

Нулевой продольный наклон оси поворота колеса

Когда ось поворота колеса располагается строго вертикально, угол продольного наклона оси поворота колеса равен нулю. Нулевой продольный наклон оси поворота колеса оказывает нейтральное влияние на устойчивость автомобиля на курсе и рулевое управление. При нулевом продольном наклоне оси поворота колеса продолжение оси поворота колеса пересекается с дорожным покрытием точно в точке контакта шины с дорогой. Поэтому шина не стремится уйти ни в одном направлении. Без этой тяги, этого сопротивления движению не присутствуют никакие силы, стремящиеся повернуть колеса влево или вправо. Во многих автомобилях используется определенный положительный продольный наклон оси поворота колеса.

Развал — это наклон верхней части шины от вертикали внутрь или наружу, если смотреть со стороны передка автомобиля. Угол развала измеряется в градусах, минутах или секундах. Подобно продольному наклону оси поворота колеса, развал может имеет три возможных угла:

• Отрицательный развал: Вершина шины наклоняется внутрь
• Положительный развал: Вершина шины наклоняется наружу
• Нулевой развал: Шина не имеет никакого наклона

Положительный развал колес заставляет шину автомобили катиться в сторону от центра автомобиля. Слишком большой положительный развал колес тянет автомобиль в направлении стороны с большим развалом. Слишком большой положительный развал колес наклоняет вершину шины наружу, возлагая нагрузку автомобиля на внешний край шины и вызывая неравномерный износ.

Отрицательный развал колес заставляет шину катиться к центру автомобиля. Автомобиль имеет тенденцию уходить в сторону, которая имеет больший отрицательный развал колес. Слишком большой отрицательный развал колес наклоняет вершину шины внутрь, возлагая нагрузку на внутренний край шины и вызывая неравномерный износ.

Схождение — это разница в расстоянии между бортами ободьев передних колес перед мостом и позади его при нахождении колес в положении «прямо вперед». Схождение можно измерять в миллиметрах, градусах, минутах или секундах. Имеются три возможных варианта схождения:

• Положительное схождение (схождение) — это, когда расстояние между бортами ободьев колес в направлении движения автомобиля перед мостом меньше, чем позади моста (передние части шин ближе друг к другу, чем задние части шин).
• Отрицательное схождение (расхождение) — это, когда расстояние между бортами ободьев колес в направлении движения автомобиля перед мостом больше, чем позади моста (передние части шин дальше друг от друга, чем задние части шин).
• Нейтральное схождение — это, когда передние и задние части шин располагаются на одинаковом расстоянии друг от друга.

Задача схождения -держать шины на прямой линии относительно друг друга, когда они катятся по дороге. Схождение помогает управлять автомобилем и обеспечивать больший срок службы шин. Регулировки развала и продольного наклона оси поворота колеса и другие движущие силы при движении автомобиля имеют тенденцию поворачивать колеса в направлении наружу. Положительное или отрицательное схождение компенсируют действие этих сил.

Плечо обкатки — это расстояние от точки пересечения оси поворота колеса (оси поворотного шкворня) с плоскостью дорожного полотна до линии пересечения центральной плоскости вращения колеса с этой же плоскостью. Плечо обкатки влияет на облегчение рулевого управления и уменьшение количества дорожных толчков, воспринимаемых водителем через рулевое колесо. Когда автомобиль поворачивается вправо или влево, шины отклоняются наружу при выполнении правого поворота и внутрь — при выполнении левого поворота. Правильное плечо обкатки шины уменьшает количество поперечных сил увода, воздействующих на передние шины при прохождении поворотов.

Угол тяги- это угол между осевой линией автомобиля (линией, которая проходит точно через центры переднего и заднего мостов) и линией тяги автомобиля. Линия тяги — это направление, в котором перемещался бы задний мост, если бы передние колеса не регулировали направление. Правильно отрегулированный автомобиль будет двигаться по дороге прямо, причем задние колеса будут строго следовать колее передних колес. Неправильно отрегулированные задние колеса вызывают ошибку по углу тяги и могут заставить автомобиль двигаться таким образом, что при движении автомобиля прямо кажется, будто автомобиль перемещается боком. При идеальной регулировке колеса автомобиля с обеих сторон перемещаются по прямой линии параллельно осевой линией автомобиля. Заднеприводные автомобили, если они не попали в аварию или не эксплуатировались в тяжелых условиях, редко нуждаются в регулировке.

Поперечный наклон оси поворота колеса (SAI)

Поперечный наклон оси поворота колеса (SAI), иногда называемый поперечным наклоном поворотного шкворня — это угол наклона оси поворотного шкворня при взгляде со стороны передка автомобиля. Для определения этого угла проведите воображаемую линию через центр поворотного шкворня. Угол между этой линией и вертикалью — это и есть искомый угол. Угол поперечного наклона оси поворота колеса аналогичен углу продольного наклона оси поворота колеса в том, что оба относятся к наклону оси поворотного шкворня. В отличие от продольного наклона оси поворота колеса поперечный наклон оси поворота колеса не регулируется, кроме случая замены элементов рулевого привода. Как и в случае продольного наклона оси поворота колеса, вес автомобиля, давящий на поворотный шкворень помогает колесам оставаться в положении «прямо вперед» и возвращаться в центральное положение при выходе из поворота. Поскольку угол поперечного наклона больше, чем угол продольного наклона шкворня, он оказывает большее влияние на управление направлением. Когда э
тот угол правилен, точка пересечения оси поворотного шкворня с дорожным покрытием находится рядом с центром поверхности контакта шины с дорогой. Правильный поперечный наклон оси поворота колеса приводит к уменьшению трения шин на поворотах, уменьшая износ протектора и величину усилия, прикладываемого к рулевому колесу.

Разница в колесной базе (сдвиг)

Разница в колесной базе — это расстояние между правой передней и правой задней шинами в сравнении с аналогичным расстоянием между левой передней и левой задней шинами. Эта разница и называется разницей в колесной базе или сдвигом. Неправильная разница в колесной базе вызывает быстрый износ протекторов и плохую работу рулевого управления.

Различия в величине дорожного просвета — это разница в высоте автомобиля над дорогой при измерении в предписанных местах на верхних поверхностях переднего и заднего мостов прямо над мостами. Разница в дорожном просвете спереди и сзади влияют на угол продольного наклона оси поворота колеса, в то время как разница в дорожном просвете между сторонами влияет на угол развала.

Дорожный просвет — это особенно важный фактор при регулировке углов установки грузовиков малой грузоподъемности. Большинство спецификаций по регулировке углов установки для грузовиков малой грузоподъемности основывается на диапазоне значений дорожного просвета. Перед регулировкой продольного наклона оси поворота колеса, развала и схождения всегда следует измерить дорожный просвет и сравнить результаты измерений со спецификациями.

Суммарный угол образуется сложением угла развала и угла поперечного наклона оси поворота колеса. Этот угол показывает зависимость между положением оси поворотного шкворня и осью колеса. Если угол развала отрицателен, суммарный угол меньше угла поперечного наклона оси поворота колеса. Если угол развала положителен, суммарный угол больше угла поперечного наклона оси поворота колеса. Понимание этой зависимости может помочь вам в определении, не деформировалась ли ось колеса или стойка подвески.