Поворот в мозгах
Какой бы управляющий механизм ни избрали, о безопасности не запамятывают никогда! При аварии колонка ломается, предотвращая «въезд» баранки в глубь салона. СЕМЕЙСТВО ЗУБЧАТЫХ
Все существа делятся на семейства, виды и классы. По такому же принципу можно разглядеть и управляющие механизмы. Один из вымирающих сейчас видов - узлы типа «глобоидальный червь - ролик». Соединенный с управляющим валом червь переменного поперечника передает усилие на ролик; тот связан маленьким валом с сошкой, воздействующей на систему тяг - управляющий привод. Испытанная временем схема до настоящего времени «обитает», к примеру, на российскей классике - «жигулях». В активе таковой конструкции - низкая склонность к передаче ударов от неровностей дороги, огромные углы поворота колес, возможность передачи огромных усилий. В пассиве - сложное хитросплетение тяг и шарнирных сочленений с вечно накапливающимися люфтами, «тяжелый» и малоинформативный руль. Минусы все-же весомее плюсов. Сейчас такие устройства фактически не используют.
Самый массовый вид - реечный управляющий механизм. Конструкция очень ординарна - шестерня на конце вала баранки перемещает вправо-влево зубчатую рейку, которая через наконечники толкает в подходящую сторону колеса. На данный момент используют и разновидности таковой схемы с переменным шагом зубцов (в средней части они нарезаны с наименьшим, чем на концах, шагом). При увеличении угла поворота передаточное отношение изменяется, облегчая управление, к примеру на парковке. Малая масса, компактность, низкая стоимость, малое количество тяг и шарниров - все это определило обширное распространение. Помешать не смогла даже завышенная чувствительность к передаче неровностей дороги.
Один из вариантов сборки - на «Мерседес-Бенце» А-класса электроусилитель установили меж входным валом и шестернями рейки. Но рейка, при всех ее плюсах, стала пользующейся популярностью никак не на всех автомобилях. На томных все-дорожниках, таких как известный «Гелендеваген», встречается схема «винт - шариковая гайка - сектор». На самом деле, она очень похожа на червячную, но есть и много различий. Рулем шофер крутит вал с винтообразной канавкой, а насаженая на него гайка с «нарезкой» на наружной стороне поворачивает зубчатый сектор вала сошки. Для уменьшения трения усилие с вала на гайку передается через шарики, скользящие в винтообразной канавке меж ними. Таковой механизм еще труднее и дороже в производстве, чем реечный либо червячный, но утраты на трение - меньше. Кстати, его почаще употребляют на томных грузовиках и автобусах.
В истории были и другие схемы управляющих устройств, скажем, «червяк -боковой сектор» либо «винт - кривошип». Но из-за низкой эффективности и трудности в производстве они не прижились.
Более всераспространенная схема -гидроусилитель, встроенный в корпус рейки. Узел выходит легким и малогабаритным, но из-за «нахлебника» сни жается мощность мотора.
СИЛА ЕСТЬ
Сейчас тяжело отыскать автомобиль без усилителя управляющего управления. А в первый раз их применили на томных грузовиках. Ведь чтоб повернуть большие колеса, необходимо было иметь очень накачанные мышцы. А легковым машинам усилитель нужен?
Задачка не в том, чтоб крутить руль 2-мя пальцами на парковке. Есть и другой резон использовать устройства даже в компактных машинках. Усилитель позволяет устанавливать управляющие механизмы с наименьшими передаточными числами (без него это нагрузило бы руль), что улучшает точность и быстродействие конструкции.
Активное рулевое в первый раз ввела компания БМВ. Благодаря планетарному редуктору с поворотным корпусом вращение руля на один и тот же угол передается колесам по-разному - зависимо от скорости. Издавна испытанный гидравлический усилитель обширно используют до настоящего времени. Насос, приводимый от мотора, делает рабочее давление в цилиндре. В реечном механизме поршни встраивают прямо в корпус рейки. В подходящий момент давление в правом либо левом контуре увеличивается, помогая водителю повернуть колеса. Управляет работой золотник, установленный на входном вале механизма, - при повороте руля он сдвигается, перекрывая определенные каналы для прохода воды.
Разновидность этой конструкции -электрогидравлический усилитель. Тут гидронасос приводится не от мотора, а от электромотора. У такового усилителя много плюсов: он малогабаритен, может работать при неработающем движке, питаясь от аккума, но главное -электронасос врубается, только когда шофер поворачивает руль. А это -экономия горючего. Некие автоконцерны убеждают, что можно понизить расход на 5, а то и 10%. Не считая того, благодаря отсутствию прямой связи с движком устройство не «ворует» его мощность, что в особенности осязаемо на малеханьких городских машинках со слабенькими моторами.
Гости из наиблежайшего грядущего - автоматические системы парковки. «Фольксваген-Тигуан» сумеет причалить к тротуару совсем без помощи других. Малоопытные водители будут в экстазе! Много сейчас и электроусилителей. Управляющим элементом служит электрический блок, получающий информацию от датчика на управляющий колонке. Никакой гидравлики, а означает, даже малой вероятности течи. Электроусилители экономично расходуют энергию, к тому же очень малогабаритны. Момент от электромотора можно передавать конкретно на вал управляющего колеса, на вал шестерни реечного механизма либо через винтообразную гайку на саму рейку. Но, очевидно, есть и недочеты - имеющиеся бортовые источники тока не могут обеспечить работу электромотора очень высочайшей мощности, применимого для томных машин.
ПОД «КОЛПАКОМ»
Как и остальные системы автомобиля, рулевое сейчас все почаще оказывается под контролем электроники. Яркий пример - активный руль (Active Steering) на БМВ. Баварцы, условно говоря, разрезали управляющий вал, а потом соединили его при помощи сдвоенного планетарного редуктора. Изюминка в том, что корпус редуктора может поворачиваться при помощи специального электродвигателя по команде электрического блока управления. Таким макаром, зависимо от скорости автомобиля компьютер меняет передаточное отношение управляющего механизма - оставляет его «затянутым» и чувствительным на шоссе и устраняет от необходимости крутить баранку на большие углы при парковке. Нечто схожее появилось и на сегодняшнем «Ауди-А4».
Другие таланты вычислительных машин только на данный момент начинают заходить в нашу жизнь. Несколько компаний, скажем, «Ниссан» и «Ситроен», уже вводят автоматического парковщика. Делая упор на показания ультразвуковых датчиков либо видеокамер, «мозг» дает команды исполнительным механизмам, которые сами крутят руль, втискивая машину в тесное место меж другими автомобилями. Водителю остается только жать педали!
Некие пути предстоящего развития видны уже на данный момент. Больше концептов, где все органы управления, в том числе и руль, не имеют прямой связи с исполнительными механизмами. Повороты баранки находятся под неусыпным контролем датчиков, которые передают информацию в центральный микропроцессор. А он, в свою очередь, посылает по проводам команды актуаторам - электромоторам, поворачивающим колеса. Похоже, до серийных машин с схожими устройствами уже неподалеку.
МОЗГОВОЙ ШТУРМ
Что все-таки на самом деле рулевое: может быть, даже мозг машины? Это уже не совершенно преувеличение. Ведь не исключено, что скоро (по последней мере в масштабах истории) место обычного руля займет нечто схожее на компьютерный джойстик, который окажется стопроцентно под контролем электрического мозга. Ну а сумеет ли он всеполноценно поменять мозг водителя, покажет только самое верное испытание - временем.