Когда оптимальная траектория для поворота уже определена, самое время обсудить наиболее быстрый способ его прохождения. Для этого потребуется глубокое понимание пределов машины, некоторое время на изучение трассы и набор техник управления автомобилем.
Поворот (включая секции до и после него) может быть разделен на конкретные зоны, как показано на схеме:
Зона разгона или движения на максимальной скорости(на подходе к повороту)
Смена педали (перенос правой ноги с газа на тормоз)
Зона торможения
Переключение передач
Точка входа в поворот
Удержание умеренного или нейтрального газа (или трейл брейкинг для опытных)
Апекс
Разгон после апекса
Полный газ
Разгон
Чтобы добиться лучшего времени на круге, необходимо постоянно разгоняться или тормозить находясь на прямой - любое промедление, свободной качение или неуверенные действия ведут к потере драгоценных секунд. Старайтесь разгоняться на протяжении всех отрезков вплоть до зон торможения, причем делать это нужно так быстро как только это возможно. Это не всегда означает жать педаль в пол - чем мощнее машина, тем более тонко нужно работать педалью газа чтобы добиться максимально эффективного ускорения. Например, при старте гонки Формулы 1 пилоты нажимают газ постепенно на протяжении первых трех передач, и лишь в конце 3-й или на 4-й передаче выжимают его до упора.
Смена педали
Перед началом торможения есть небольшой интервал времени, который требуется для переноса правой ноги с педали газа на педаль тормоза. Торможение левой ногой может сократить этот интервал до минимума.
Зона торможения
Тормозить следует довольно жестко и в заранее определенной точке используя технику торможения на пределе. Из-за смещения веса в сторону передней оси, возникает вероятность блокировки одного или нескольких колес (или срабатывания ABS), но пока вы двигаетесь по прямой, это с меньшей вероятность может привести к нежелательным последствиям, чем в случае торможения с повернутым рулем. Перед входом в поворот необходимо отпустить педаль тормоза или снизить давление на ней до минимума, чтобы у колес появился запас сцепления, необходимый для прохождения поворота. По мере изучения трассы и прогрева резины, вы сможете завершать торможение все позже и позже. Это один из ключевых моментов, поскольку для достижения лучшего времени круга необходимо тормозить как можно позже, а ускоряться на выходе из поворота, как можно раньше. В идеале (особенно для заднего и полного привода) разгон начинают до апекса, а поворот проходят с постепенным увеличиением усилия на педали газа.
Трейл брейкинг (продвинутая техника)
Когда вы уже отработали траекторию и освоили все фазы прохождения поворота, изображенные на схеме выше, можно сделать следующий шаг и перейти к трейл брейкингу. Данная техника подразумевает более позднее торможение, которое продолжается вплоть до ранней фазы входа в поворот (почти до апекса). Так вы сможете улучшить время на круге, но это также еще больше приблизит машину к пределу сцепления с трассой.
Трейл брейкинг обычно используется в следующих ситауациях:
- Если ваша машина склонна к недостаточной поворачиваемости на входе в поворот.
- Если вы почему-то слишком рано отпустили педаль тормоза, и нужно еще снизить скорость чтобы попасть в поворот.
- Если вы идельно отрабатываете траекторию и все ее фазы, но ищете способ улучшить время прохождения круга.
Рассмотрим каждый пункт подробнее.
1. Если ваша машина обладает выраженной недостаточной поворачиваемостью, торможение на входе в поворот за счет смещения веса на переднюю ось увеличит запас сцепления передних колес. Иногда это позволяет быстрее проходить повороты, но, в целом, успех в данном случае зависит от настроек машины.
2. Если вы влетели в поворот слишком быстро и рискуете вылететь с трассы, трейл брейкинг может помочь удержаться на треке. Однако, помните, что чем меньше давление на педаль тормоза после апекса, тем лучше. Поэтому тормозите настолько сильно, насколько это действительно необходимо - это позволит использовать запас сцепления и удержаться на трассе. Не нужно нажимать тормоз до упора, так вы можете только сделать хуже. Данную технику следует использовать как контр-аварийную или корректирующую меру, но она не должна входить в привычку и использоваться в штатных ситуациях.
3. Когда вы довели прохождение поворота до совершенства, трейл брейкинг может стать методом, который позволит еще немного улучшить время прохождения круга. Используя данную технику на высоких скоростях, следует помнить о том, что основная дистанция тормозного пути должна все же проходить по прямой линии. Когда вы пытаетесь выжать последние тысчные доли процентов производительности из машины, вы можете постепенно заканчивать торможение все позже и позже, влоть до апекса. Но перед тем, как повернете начнете поворачивать руль постепенно начинайте приотпускать педаль тормоза вплоть до полного прекращения торможения и начала разгона на выходе из поворота. Некоторые машины и вовсе не любят трейл брейкниг, особенно те, которые склонны к избыточной поворачиваемости при разгрузке задней оси - хотя на передних колесах и появляется запас сцепления, задняя часть машины будет более склонна к потере сцепления. С этим нужно быть особенно осторожным. Чаще всего такое поведение характерно для хотхэтчей - небольших переднеприводных хэтчбеков с зависимой задней подвеской, узкой колеей и/или существенным смещением исходной развесовки автомобиля в сторону передней оси.
Переключение передач
Перед поворотом обычно нужно понизить передачу. Золотое правило в данном случае - выбирать ту передачу, на которой вы сможете эффективно разогнаться на выходе из поворота. Перегазовка пяткой - очень полезная техника, которая позволяет тормозить и понижать передачу одновременно и при этом исключить ударные нагрузки на трансмиссию, которые, в свою очередь, могут привести к нарушению баланса машины и нежелательному перераспределению веса автомобиля.
Точка входа в поворот
Схема 2: точка входа в поворот
При прохождении поворота движения рулем должны быть плавными с прогрессией. Идеальное прохождение поворота подразумевает плавный и четкий поворот руля до апекса (как на схеме выше), а затем постепенный возврат в исходное положение. Если возникает необходимость докручивать руль в повороте (после входа в поворот), то скорее всего вы едете по неправильной траектории или превысили максимально допустимую скорость входа в поворот.
Сбалансированное нажатие и удержание нейтрального газа
Наибольшая потребность в запасе сцепления колес с трассой возникает между точкой входа в поворот и его апексом. В этом промежутке жизненно важно не создавать излишней нагрузки на колеса неуместным разгоном или торможением. Это не значит, что здесь не следует двигаться с постоянной скоростью, но важно понимать, что машина должна сохранять условно нейтральный баланс на данном отрезке вплоть до момента проезда апекса. Недостаточная или избыточная поворачиваемость с наибольшей вероятностью могут проявиться именно в этой секции. Умеренный, аккуратный и точный вход в поворот, а затем максимально быстрый выход - правило номер один на трассе.
Апекс
При проезде апекса не следует сильно беспокоиться в случае, когда вы немного срезаете поворот внутренними колесами. При прохождении поворота основная часть нагрузки приходится на внешние колеса из-за поперечного смещения веса наружу. Поэтому если внутренние колеса слегка зацепят траву, гравий или наедут на невысокий поребрик - ничего страшного не произойдет. Многие пилоты пользуются правилом, которое четко обозначает выезд за пределы трассы - это пересечение сплошной белой линии у края трассы всеми четырьмя колесами. Бывают ситуации, когда машина заезжает тремя колесами за белую линию на поребрик или зону безопасности, а одно колесо при этом остается на трассе. Это не считается срезанием, а полученное при этом преимущество (например совершенный обгон) не пенализируется судьями. И самое главное - всегда будьте предельно внимательны и осторожны в погоне за секундами.
Разгон после апекса
Как только вы “коснулись” апекса, вы должны быть в состоянии начать плавно распрямлять руль в исходное положение. Если это так, то все идет по плану. По мере того, как вы распрямляете руль, нужно увеличивать давление на педали газа. В большинстве случаев полное распрямление руля в исходное положение должно совпадать с нажатой педалью газа в пол.
Для наглядной иллюстрации синхронной работы газом и рулем представьте такую картину. Вы проходите левый поворот, к вашей правой руке привязана веревка, второй конец которой привязан к вашей правой ноге. Когда вы пытаетесь повернуть руль влево, веревка натягивается и поднимает ногу с педали газа. А как только вы нажимаете на газ, веревка вновь натягивается и тянет руку и руль в исходное положение. Это и есть идеальная синхронизация действий.
Конечно, многое зависит от конкретной машины и конкретной трассы и конфигурации поворота. Здесь мы рассмотрели классический 90-градусный поворот, после которого следует прямая. При прохождении связок из нескольких поворотов алгоритм несколько усложняется.
Следующий поворот
После прохождения одного поворота самое время подумать о следующем и о том, где нужно расположить машину, чтобы правильно использовать траекторию.
Общее замечание
Применение приемов, описанных в данном руководстве зависит от вашего стиля пилотирования и от машины. В конкретных ситуациях могут вноситься корректировки, а приемы можно комбинировать и адаптировать для конкретных целей. Например, вы не сможете полностью выжать газ до упора на Bugatti Veyron, McLaren F1 или аналогичных машинах пока полностью не выедете на прямую на достаточной скорости. Но когда вы едете на более легкой и менее мощной машине вы можете начинать разгон раньше, вплоть до самого апекса.
На деле добиться идеального прохождения поворотов очень сложно, очень многое зависит от знания трассы, чувства машины и еще больше от тренировок!
1.2. Особенности рывкового руления
Если на скорости 60-90 км/ч резким рывком повернуть рулевое колесо даже на небольшой угол, автомобиль, как норовистая лошадь, «взбрыкнет» задними колесами или поскользнется передними. Но это не все. Вернуть автомобиль к прямолинейному движению окажется большой проблемой. Это происходит из-за ответной реакции передней подвески и деформации шин. Особенно опасны ритмичные экстренные маневры рулем, например, при экстренном объезде препятствий. Возникающий при этом резонанс боковых колебаний приводит к ритмическому заносу задней оси и часто заканчивается неуправляемым вращением автомобиля. Грубые и неумелые действия водителя могут перевести автомобиль в боковое скольжение, и если снаружи окажется препятствие (упор или яма), а автомобиль имеет высокий центр тяжести (например, внедорожник) и высокопрофильные покрышки, то такая ситуация развивается очень быстро и фатально.
Однако, как ни странно, именно рывковое руление помогает опытному водителю во многих критических ситуациях. Среди них следует отметить четыре основных: быстрое выравнивание передних колес после поворота или разворота автомобиля, реакция на разные виды заноса задней оси, стабилизация автомобиля во время вращения и, наконец, преодоление неровностей способом «боковая разгрузка колес». Рассмотрим их по порядку.
1.2.1. Быстрое выравнивание колес
Представьте себе ситуацию, когда автомобиль стоит у разорванной осевой линии и готовится к развороту (колеса повернуты на максимальный угол, включена первая передача). Но водители знают, что мало кому из встречного потока придет в голову остановиться и пропустить вас. Печально, но это так. Поэтому приходится выполнять этот маневр, дождавшись небольшого разрыва между автомобилями.
Некоторые водители, начав этот маневр, отпускают руль и автомобиль самовыравнивается. Часто такой способ перебрасывает автомобиль в следующий ряд и приводит к ДТП.
Итак, отпускать рулевое колесо в такой ситуации нельзя. А оптимальными для водителя являются три следующих приема:
· Быстрое или сверхбыстрое (если маневр проводится при дефиците времени и нажатой педали газа) руление двумя руками поочередно с перехватами на боковом секторе рулевого колеса. Это не просто быстрое руление. Оно сдерживает и контролирует возврат колес в положение «прямо».
· Выравнивание одной (левой) рукой с перекатом кисти в нижнем секторе рулевого колеса.
· Выравнивание с подтормаживанием возврата. Например, правая рука сопровождает руль по кругу вправо, а левая в точке 9 подтормаживает стремящийся в исходное положение руль. Особенность такого приема заключается в том, что правая рука в точке 9 проскальзывает под ладонью левой, которая в этот момент чуть отходит от обода руля.
1.2.2. Рывковая реакция на занос
Все учебные пособия и многие специалисты рекомендуют повернуть руль в сторону заноса, но нигде не сказано с какой скоростью нужно это сделать, чтобы вернуть автомобилю потерянную устойчивость. Чаще всего компенсировать допущенную ошибку (занос автомобиля) нужно молниеносной реакцией на занос, в которой участвуют обе руки. При этом «главной» рукой становится та, в сторону которой направлено движение. Главенство руки связано с тем, что мышцы-сгибатели рук человека (те, которые тянут руль вниз) сильнее мышц-разгибателей (те, которые тянут руль в сторону).
Технология компенсирующих занос действий зависит от угла заноса, его направленности и возможности погасить поперечное раскачивание задней оси.
1.2.3. Реакция на занос малой амплитуды
Выполняется рывком и выравниванием двух рук без перехвата. Чем позже начато действие, тем большая скорость рук нужна для стабилизации автомобиля. Если занос удалось спрогнозировать, то реакция выполняется с опережением и, естественно, с меньшей скоростью. Для создания мощного рывкового усилия желателен полный обхват обода пальцами с подключением больших пальцев рук.
1.2.4. Реакция на глубокий занос
Термином «глубокий занос» характеризуется отклонение задней оси на угол 30°-45°. Для стабилизации автомобиля требуется поворот рулевого колеса на значительный угол. Если не делать перехвата рук и попытаться стабилизировать автомобиль одномоментным движением, то возникает крайне опасная ситуация, при которой руки перекрещиваются в нижнем секторе рулевого колеса! Такого положения нельзя допустить, поскольку перекрещивание полностью блокирует дальнейший (если это необходимо) поворот руля и прекращает активную фазу борьбы за стабилизацию автомобиля.
Преодолеть глубокий занос можно с помощью комбинированных действий руками. В начале, как при заносе малой амплитуды, выполняется мощный рывок двумя руками, а затем доворот рулевого колеса до нужного угла. Затем руль возвращается в исходное положение.
Представленная модель действий не единственная, но все другие имеют более сложную координацию действий и требуют длительной отработки автоматизированного навыка.
1.2.5. Реакция на критический занос
Возникновение критического заноса связано с грубыми ошибками в управлении, когда на начало заноса водитель реагирует с опозданием. Критичность угла связана, во-первых, с конструктивными особенностями автомобиля (предельной амплитудой поворота колес), а во-вторых, с критической фазой устойчивости, после которой начинается вращение автомобиля. Преодолеть критический занос и стабилизировать автомобиль можно поворотом управляемых колес на максимальный угол попеременно двумя руками. При этом они перекрещиваются на боковом секторе рулевого колеса. Другим способом стабилизации является скоростное руление одной рукой с перекатом кисти в нижнем секторе.
Существуют также две технологии комбинированного руления:
· первый оборот рулевого колеса выполняется одной рукой (той, в сторону которой выполняется вращение руля), а затем доворот и выравнивание производится двумя руками;
· скоростное руление одной рукой с «подкрутом» основной (в сторону которой направлено движение) в тот момент, когда «вспомогательная рука» выполняет «перехват» в нижнем секторе.
1.2.6. Реакция на ритмический занос
В основе критической ситуации ритмического заноса лежит явление, которое получило название «динамический хлыст». Оно возникает, когда поперечному раскачиванию задней оси автомобиля сопутствует резонанс, из-за чего амплитуда заноса увеличивается.
Причиной ритмического заноса является запаздывающая реакция водителя и низкая скорость руления.
Преодолеть эту ситуацию можно серией противонаправленных рывков рулевого колеса без смены хвата (при малых углах заноса) или со сменой хватов и круговом рулении. При этом очень многое зависит от натренированности водителя, скорости его реакции. Он должен избежать пауз и остановок руля, а затем действовать на опережение, чтобы остановить раскачивание автомобиля и уменьшить его амплитуду.
Такая технология руления связана с мощными рывковыми действиями двумя руками без перехвата, либо двумя руками с перехватами на боковом секторе рулевого колеса, либо поочередными рывками одной рукой (правой - вправо, левой - влево).
1.2.7. Реакция на вращение автомобиля
Особое место в мастерстве водителя занимают приемы вождения, применяющиеся при произвольном (преднамеренном) и непроизвольном (спонтанном) вращении автомобиля.
Скоростной разворот передним ходом с вращением автомобиля на 180° вокруг передней оси.
Этот прием экстремального управления заключается в плавном повороте руля в начальной фазе вращения, блокировке задних колес стояночным тормозом в основной фазе и рывковом выравнивании колес в заключительной.
Скоростной разворот задним ходом («полицейский разворот») с вращением автомобиля на 180° вокруг задней оси.
В технологии выполнения этого приема лежат два рывковых действия рулем - в начальной и заключительной части. Вначале, после интенсивного разгона, выполняется резкий поворот рулевого колеса с максимальной амплитудой (до упора), а затем после вращения автомобиля на угол 90°, выполняется рывковое выравнивание колес в положение «прямо». Это действие замедляет вращение автомобиля после разворота торможением скользящих передних колес. Сложность заключительной фазы разворота состоит в том, что водитель теряет связь с передними колесами из-за их бокового скольжения и вынужден ориентироваться только на свою интуицию и «мышечное чувство» рук («запоминание» руками угла поворота колес).
Стабилизация автомобиля при непроизвольном вращении на 360° передним ходом.
Этот элемент высшего водительского мастерства, пришедший к нам из «Формулы-1», спасает не только спортсменов, но и обычных водителей, попавших в ситуацию вращения на дороге. Он позволяет избежать неуправляемое боковое скольжение с выносом автомобиля на полосу встречного движения или обочину, где чаще всего происходит его опрокидывание. Задача - использовать вращение как способ торможения автомобиля.
Причиной вращения может стать грубая ошибка водителя, вызвавшая ритмичный или закритический занос автомобиля.
Стабилизация (выравнивание автомобиля) выполняется, по аналогии с «полицейским разворотом», резким переводом колес из одного в другое крайнее положение после разворота на 180°, а затем быстрое их выравнивание в положение «прямо».
1.2.8. Боковая разгрузка колес
Резкие, короткие по времени и амплитуде руля рывки позволяют создать мгновенный эффект боковой разгрузки колес для преодоления неровностей (яма, бугор, открытый колодец и др.).
Избежать сильного удара при пересечении открытого колодца или глубокой ямы можно коротким «огибающим» маневром, разгрузив таким образом одно или два колеса.
Технология выполнения этого приема включает в себя резкий рывок двумя руками в сторону ямы и мгновенное выравнивание колес. Психологическая трудность заключается в том, что водитель должен заставить себя повернуть автомобиль на неровность, что противоречит обычным действиям.
Профессионально подготовленный водитель способен преодолевать участок разбитой дороги, выполняя серию разгрузочных действий в обе стороны. Чем выше скорость автомобиля, тем меньшая амплитуда движений руля нужна для того, чтобы «шагать» через неровности.
1.2.9. Руление в критических ситуациях
Технику руления вообще, и особенно в критических ситуациях, можно назвать одним из «темных пятен» в подготовке водителей, Те знания и навыки, которые начинающий водитель приобретает в автошколе, годятся лишь для медленной езды и элементарных маневров в спокойных условиях.
Одним из основных приемов, которому в автошколах обучают начинающих водителей, является способ поворота и выравнивания управляемых колес попеременным рулением на боковом секторе рулевого колеса без перекрещивания рук. Этот прием спортсмены в шутку назвали «методом доения» или «тяни-толкай».
И он-то как раз неприемлем и даже опасен для действий в критических ситуациях. Почему? Можно назвать, по крайней мере, три причины:
· выполняя серию перехватов при маневре, водитель полностью теряет контроль за конечным положением колес и испытывает трудности при выравнивании автомобиля;
· при выполнении приема водитель применяет «тянущие» движения вниз одной рукой и «толкающие» вверх другой. Первые из них слишком коротки по амплитуде, а вторые малоэффективны, т.к. выполняются слабыми мышцами;
· прием «тяни-толкай» не может обеспечить быстрый поворот колес на большой угол, поэтому водитель оказывается беззащитным при попадании в критические ситуации, особенно при вращении автомобиля.
Какими качествами можно охарактеризовать технологию руления, необходимую любому водителю для преодоления критических ситуаций (потеря устойчивости или управляемости автомобиля, выполнение маневров на высокой скорости или при движении на скользкой дороге)?
Во-первых , это точность при повороте колес на заданный угол. Например, при вхождении в поворот на максимальной скорости важно в первой фазе установить угол поворота колес так, чтобы не доворачивать руль на дуге поворота. Это достаточно сложно даже для профессионала, потому что невозможно контролировать маневр зрением. Спортсмены заменяют зрительный контроль «мышечным чувством» рук (запоминанием амплитуды движения, величины прилагаемого усилия). Особенно важна точность руления в ситуациях, связанных с боковым скольжением и вращением автомобиля.
Неопытный водитель, попав в такое положение, интуитивно ищет правильное положение колес по поведению автомобиля. Но все его попытки обречены на провал, потому что контакт колес с дорогой утерян, реакции водителя хаотичны. Помочь в таких ситуациях могут лишь рефлекторные действия, отработанные до автоматизма.
Во-вторых , это быстрота руления. Быстрое руление поможет компенсировать допущенную ошибку и стабилизировать автомобиль при заносе любой амплитуды. Для поворота руля на максимальный угол спортсмены высшей квалификации способны двумя руками попеременно сделать до 8 движений в секунду (!), профессионалы до 4 движений. Водитель же, не имеющий специальной подготовки, может рассчитывать на одно или два движения в секунду, а этого явно недостаточно для выхода из опасной ситуации. К тому же его хаотичные действия лишь усугубляют положение. Например, попытка компенсировать недостаточную скорость рук рефлекторным торможением чаще всего лишь переводит автомобиль в неуправляемое скольжение.
В-третьих , это координация действий рук при рулении. У автогонщиков при любых экстренных маневрах руки работают согласовано, вместе или раздельно, помогают друг другу, способны как к плавным, так и к взрывным действиям. Это великолепный дуэт, умеющий не только рефлекторно реагировать на ситуацию, но и импровизировать, творчески конструировать управляющие композиции в ответ на изменение внешних условий.
Способности к координированной работе рук, к сожалению, не передаются по наследству и могут быть приобретены только при многократном повторении специальных учебных упражнений на тренажере, которые спортсмены охарактеризовали как «физкультуру для рук».
Стихийное самообразование на дорогах, которым занимается большая часть водителей, копирование действий «умелых и бывалых» породило целую вереницу маленьких и больших ошибок. Эти ошибки, вначале не замечаемые, а потом уже привычные, создали потенциально опасный стиль вождения. В спокойных условиях на небольшой скорости этот стиль почти ничем не угрожает самому водителю и окружающим, но в сложных и критических ситуациях неизменно приближает его к аварии.
В арсенале автогонщиков-раллистов высшей квалификации насчитывается 4 способа, от 8 до 12 приемов и 32 элемента руления, из которых складывается универсальная техника, позволяющая безошибочно управлять автомобилем в любых условиях и ситуациях. Опыт этих спортсменов окажет немалую услугу обычному водителю, который управляет автомобилем в самых разных условиях.
Существует несколько типов рулевого механизма Вам известно, что при повороте руля поворачиваются колеса автомобиля. Но между поворотом руля и поворотом колес происходят определенные действия.
В этой статье мы рассмотрим особенности двух наиболее распространенных типов рулевого механизма: реечный рулевой механизм и рулевой механизм с шариковой гайкой. Также мы расскажем о рулевом управлении с гидроусилителем и узнаем об интересных технологиях развития систем рулевого управления, позволяющих сократить расход топлива. Но, прежде всего, мы рассмотрим, как происходит поворот. Не все так просто, как может показаться.
Поворот автомобиля
Возможно, Вы удивитесь, узнав, что при повороте колеса на передней оси проходят по различной траектории.Для обеспечения плавного поворота, каждое колесо должно описать разную окружность. В связи с тем, что внутреннее колесо описывает колесо меньшего радиуса, оно совершает более крутой поворот, чем внешнее. Если провести перпендикуляр к каждому колесу, линии будут пересекаться в центральной точке поворота. Геометрия поворота заставляет внутреннее колесо поворачиваться сильнее, чем внешнее.
Существует несколько типов рулевого механизма. Наиболее распространенными являются реечный рулевой механизм и рулевой механизм с шариковой гайкой.
Реечный рулевой механизм
Реечный рулевой механизм широко используется в легковых автомобилях, грузовиках малой грузоподъемности и внедорожниках. Фактически, этот механизм довольно прост. Реечные шестерни расположены в металлической трубке, с каждой стороны которой выступает рейка. Рулевой наконечник соединяется с каждой стороной рейки.Ведущая шестерня сопряжена с валом рулевого механизма. Когда Вы поворачиваете руль, шестерня начинает вращаться и приводит рейку в движение. Рулевой наконечник на конце рейки соединяется с рулевой сошкой на шпинделе (см. рисунок).
Функции зубчатой рейки с шестерней заключаются в следующем:
- Она преобразует вращательное движение рулевого колеса в прямолинейное движение, необходимое для поворота колес.
- Она обеспечивает передаточное отношение для облегчения поворота колес.
Передаточное отношение рулевого механизма - это отношение градуса поворота руля к градусу поворота колес. Например, если один полный оборот руля (360 градусов) поворачивает колесо на 20 градусов, тогда передаточное отношение рулевого механизма составляет 18:1 (360 разделить на 20). Чем выше отношение, тем больше градус поворота руля. При этом, чем выше отношение, тем меньше усилий требуется приложить.
Как правило, у легких спортивных автомобилей передаточное отношение рулевого механизма ниже, чем у крупных автомобилей и грузовиков. При низком передаточном отношении у рулевого механизма более быстрый отклик, поэтому Вам не нужно с усилием крутить руль чтобы выполнить поворот. Чем меньше автомобиль, тем меньше его масса, и, даже при низком передаточном отношении, не требует прилагать дополнительное усилие для поворота.
Также существуют автомобили с переменным передаточным отношением рулевого механизма. В этом случае у зубчатой рейки с шестерней разный шаг зубьев (число зубьев на дюйм) в центре и по бокам. В результате, автомобиль реагирует на поворот руля быстрее (рейка расположена ближе к центру), а также снижается усилие при повороте руля до упора.
Реечный рулевой механизм с усилителем
При наличии реечного рулевого механизма с усилителем, рейка имеет немного другую конструкцию.
Часть рейки включает цилиндр с поршнем посередине. Поршень соединен с рейкой. С обеих сторон поршня имеются два отверстия. Подача жидкости под высоким давлением на одну из сторон поршня приводит поршень в движение, он поворачивает рейку, обеспечивая усиление рулевого механизма.Рулевой механизм с шариковой гайкой
Рулевой механизм с шариковой гайкой можно встретить на многих грузовиках и внедорожниках. Данная система немного отличается от реечного механизма.Рулевой механизм с шариковой гайкой включает червячную передачу. Условно червячную передачу можно разделить на две части. Первая часть представляет собой металлически блок с резьбовым отверстием. Данный блок имеет зубья с наружной стороны, которые сопрягаются с шестерней, которая приводит в движение рулевую сошку (см. рисунок). Рулевое колесо соединено с резьбовым стержнем, похожим на болт, установленным в резьбовое отверстие блока. Когда рулевое колесо вращается, болт поворачивается вместе с ним. Вместо того, чтобы вкручиваться в блок, как обычные болты, этот болт закреплен так, что, когда он вращается, он приводит в движение блок, который, в свою очередь, приводит в движение червячную передачу.
Болт не соприкасается резьбой с блоком, поскольку она заполнена шарикоподшипниками, циркулирующими по механизму. Шариковые подшипники используются для двух целей: Они снижают трение и износ передачи, а также снижают загрязнение механизма. Если в рулевом механизме не будет шариков, на какое-то время зубья не будут соприкасаться друг с другом и Вы почувствуете что руль потерял жесткость.
Гидроусилитель в рулевом механизме с шариковой гайкой функционирует точно так же, как и в реечном рулевом механизме. Усиление обеспечивается подачей жидкости под высоким давлением на одну из сторон блока.
Гидроусилитель руля
Помимо самого рулевого механизма, гидроусилитель включает несколько основных компонентов.
Насос
Пластинчатый насос снабжает рулевой механизм гидравлической энергией (см. рисунок). Двигатель приводит насос в действие при помощи ремня и шкива. Насос включает утапливаемые лопатки, вращающиеся в камере овальной формы.При вращении лопатки выталкивают гидравлическую жидкость низкого давления из обратной магистрали в выпускное отверстие под высоким давлением. Сила потока зависит от количества оборотов двигателя автомобиля. Конструкция насоса обеспечивает необходимый напор даже на холостых оборотах. В результате, насос перемещает большее количество жидкости при работе двигателя на более высоких оборотах.
Насос имеет предохранительный клапан, обеспечивающий надлежащее давление, что особенно важно при высоких оборотах двигателя, когда подается большой объем жидкости.
Поворотный клапан
Гидроусилитель должен помогать водителю только при приложении силы к рулевому колесу (при повороте). При отсутствии усилия (например, при движении по прямой), система не должна обеспечивать помощь. Устройство, определяющее приложение силы к рулевому колесу, называется поворотный клапан.Основным компонентом поворотного клапана является торсион. Торсион представляет собой тонкий металлический стержень, который поворачивается под действием крутящего момента. Верхний конец торсиона соединен с рулевым колесом, а нижний с шестерней или червячной передачей (которая поворачивает колеса), при этом крутящий момент торсиона равен крутящему моменту, прилагаемого водителем для поворота колес. Чем выше прилагаемый крутящий момент, тем больше поворот торсиона. Входная часть вала рулевого механизма формирует внутреннюю часть поворотного клапана. Также он соединен с верхней частью торсиона. Нижняя часть торсиона соединена с внешней частью поворотного клапана. Торсион также вращает шестерню рулевого механизма, соединяясь с ведущей шестерней или червячной передачей, в зависимости от типа рулевого механизма.
При повороте торсион вращает внутреннюю часть поворотного клапана, внешняя часть при этом остается неподвижной. В связи с тем, что внутренняя часть клапана также соединена с рулевым валом (и, следовательно, с рулевым колесом), количество оборотов внутренней части клапана зависит от крутящего момента, прилагаемого водителем.
Когда руль неподвижен, обе гидравлические трубки обеспечивают равное значение давления на шестерню. Но при повороте клапана каналы открываются для подачи жидкости под высоким давлением к соответствующей трубке.
Практика показала не самую высокую эффективность такого типа усилителя рулевого управления.
Инновационные усилители руля
В связи с тем, что насос рулевого механизма с гидроусилителем на большинстве автомобилей непрерывно перекачивает жидкость, он расходует мощность и топливо. Логично рассчитывать на ряд нововведений, которые позволят повысить экономию топлива. Одной из самых удачных идей является система с компьютерным управлением. Эта система полностью исключает механическую связь между рулевым колесом и рулевым механизмом, заменяя ее электронной системой управления.Фактически руль работает так же, как руль для компьютерных игр. Руль будет оснащен датчиками для подачи автомобилю сигналов о направлении движения колес и моторами, обеспечивающими отклик на действия автомобиля. Выходные данные таких датчиков будут использоваться для управления рулевым механизмом с электроприводом. В этом случае устраняется необходимость наличия рулевого вала, что увеличивает свободное пространство в моторном отсеке.
General Motors представила концепт-кар Hy-wire, на котором уже установлена такая система. Отличительной особенностью такой системы с электронным управлением от GM является то, что Вы можете сами настроить управляемость автомобиля с помощью нового компьютерного программного обеспечения без замены механических компонентов. В автомобилях с электронным управлением будущего Вы сможете подстроить систему контроля под себя нажатием лишь нескольких кнопок. Все очень просто! За последние пятьдесят лет система рулевого управления не сильно изменились. Но в следующем десятилетии наступит эпоха более экономичных автомобилей