|
Общее передаточное число рулевого управления автомобиля зависит от нагрузки на переднюю ось, типа шин, допустимого усилия на рулевом колесе и наличия усилителя рулевого управления или его отсутствия. В соответствии с рекомендациями Европейского союза рулевые управления делятся на рулевые управления без усилителя, в которых колеса поворачиваются только за счет усилий, прикладываемых водителем к рулевому колесу, и рулевые управления с усилителем, в которых управляющие усилия на колесе развиваются как за счет дополнительного источника силы, так и за счет усилий водителя. Использование рулевого управления без усилителя, называемого также механическим рулевым управлением, допускается для автомобилей без ограничения на их максимальную скоростьесли усилие, развиваемое обеими руками на ободе рулевого колеса при движении по дуге окружности радиусом 12 м со скоростью примерно 10 км/ч, не превышает FH — 250 Н.
Время до достижения требуемого угла поворота колес после прямолинейного движения при этом не должно быть больше 4 с. Для автомобилей, максимальная скорость которых из конструктивных соображений не превышает 25 км/ч, это время может составлять максимум 5 с. Если диаметр рулевого колеса, измеренный по оси его обода, равен 400 мм, т. е. рычаг гн = 0,2 м, то Мн — FHrH — 250-0,2 = 50 Н-м. К рулевым управлениям с усилителем также не предъявляется никаких ограничений по скорости. Но при тех же условиях испытаний (движение по окружности диаметром 24 м со скоростью 10 км/ч) они должны отвечать следующему требованию. При выходе гидроусилителя из строя усилие, необходимое для требуемого поворота рулевого колеса, не должно быть больше FH — — 600 Н. Но на вход в поворот в этом случае дается 6 или 8 с, если автомобиль движется со скоростью не более 25 км/ч. При этом момент на рулевом колесе может достигать Мн = 120 Н-м, что доступно только физически очень сильному человеку (максимально возможное значение — около 150 Н-м). В то время как при работе усилителя усилие на рулевом колесе в начале процесса поворота возрастает и затем остается постоянным, при выходе усилителя из строя водитель должен развивать значительные усилия. Это усилие важно в случаях, когда без ключа замка зажигания необходимо повернуть рулевое колесо на стоянке для срабатывания ригеля противоугонного устройства. Фирма «Ситроен» на своих автомобилях мод. Ц-икс, у которых значение is невелико, предусмотрела автоматический поворот колес в нейтральное положение по окончании езды.
Рулевое управление с усилителем, передаточное число при нейтральном положении колес Для достижения высокой маневренности автомобиля, позволяющей парковать его при небольшом числе оборотов рулевого колеса, рулевое управление с усилителем теоретически может иметь очень малое общее передаточное число. Однако это число ограничено, во-первых, законодательными определениями, и во-вторых, тем обстоятельством, что рулевое управление со слишком малым передаточным числом вследствие его очень большой чувствительности при высоких скоростях может оказаться не только проблематичным, но и потребовало бы от водителя слишком большой концентрации внимания. Нижним граничным значением общего передаточного числа для легковых автомобилей при нейтральном положении колес является iso = 15. Однако у двух «очень быстрых» автомобилей «Ситроен Ц-икс ЖТи» и «Ровер-3500» это число даже меньше — 13,5 и 14,2 соответственно.
Рулевое управление без усилителя, передаточное число при нейтральном положении колес По сравнению с рулевым управлением с усилителем оптимизация передаточного числа рулевого управления без усилителя вызывает значительно большие трудности. Основное значение здесь имеет допустимая нагрузка на переднюю ось. Важную роль играют также ширина беговой дорожки протектора и форма шин, снижение передаточного числа при использовании получающего все более широкое распространение реечного рулевого управления, а также диаметр рулевого колеса. Этот диаметр, измеренный по оси обода, составляет от 350 до 390 мм. Если диаметр рулевого колеса уменьшить с 390 до 350 мм, то усилие, требуемое для его поворота, возрастет на 11 %. Чем больше должно быть передаточное число при увеличении нагрузки на переднюю ось, тем легче становится рулевое управление. Но это влечет за собой снижение его чувствительности и увеличение числа оборотов рулевого колеса для поворота колес от упора до упора.
При нагрузке на переднюю ось более 600 кг небольшое передаточное число, вероятно, слишком бы затруднило рулевое управление. Здесь также важен тип привода. У переднеприводного автомобиля, масса которого в неснаряженном состоянии равна 1000 кг, нагрузки на оси распределены обычно в соотношении 0,6/0,4, т. е. нагрузка на переднюю ось составляет 600 кг. У легковых автомобилей классической компоновки это соотношение равно примерно 0,52/0,48. В этом случае нагрузка на переднюю ось составляет лишь 520 кг, благодаря чему рулевое управление облегчается. Изменение моментов на рулевом колесе, измеренных на испытательном стенде у двух легковых автомобилей одинаковой массы. Как видно из кривых, рулевое управление у переднеприводного автомобиля более тяжелое, кроме того, при увеличении угла поворота колес момент на рулевом колесе здесь возрастает быстрее (вследствие особенностей изменения передаточного числа).
Усилия на рулевом колесе на стоянке FH0 измерялись на сухой дороге. Эти же усилия, но во время движения Fm, были определены при езде по кругу диаметром 50 м с равномерной одинаковой для всех автомобилей скоростью. Значение FH0 позволяет определить коэффициент ks, характеризующий легкость рулевого управления. Масса автомобиля, приходящаяся на переднюю ось кг; 9,81 м/с2, tso — общее передаточное число рулевого управления при нейтральном положении колес. Чем больше ks, тем легче рулевое управление. Момент на рулевом колесе измерялся с помощью рулевого колеса диаметром 390 мм. Затем этот момент пересчитывался в усилие на рулевом колесе, установленном на данном автомобиле. Это усилие зависит также от размеров и поперечного сечения шин. Например, у автомобиля «БМВ-320и», на котором используются шины серии «60», при примерно на 10 % большей нагрузке на переднюю ось усилие на рулевом колесе на стоянке больше, однако, на 14 %, чем у автомобиля мод. «318и» с шинами 175/70 HR 14. Числа оборотов рулевого колеса Кн необходимые для поворота колес из одного крайнего положения в другое. Значение Кн больше при более высоком значении передаточного числа is, если оно постоянно, или при его увеличении по мере увеличения угла поворота колеса. И напротив, Кн меньше при меньшем is или при недостаточно большом угле поворота колес. В последнем случае увеличивается радиус разворота автомобиля. Установочные параметры подвески практически не влияют на результаты измерений на стоянке.
При положительном плече обкатки rs передняя часть автомобиля несколько приподнимается. Отрицательное rs ведет к опусканию автомобиля с двух сторон, а продольный наклон шкворневых осей назад — с одной стороны. Поэтому коэффициент ks зависит в основном от КПД рулевого управления, шин и условий измерения, т. е. от состояния дороги, а также от угла поворота рулевого колеса. Чем больше ks, тем меньшие усилия необходимы для поворота рулевого колеса. Знание значения этого коэффициента позволяет оценить усилие FHo, требуемое для поворота колес на стоянке: Fm = GOHhrvl(ksiso), причем ks принимается равным от 2,3 до 2,9. У автомобилей с рулевым управлением без усилителя сила, прикладываемая к рулевому колесу при равномерном движении по кругу, меньше, чем на стоянке. Кроме момента возврата рулевого колеса сила FHl зависит также от типа шин, их профиля и отношения высоты профиля шины к его ширине. У переднеприводных автомобилей увеличение усилия FHl может быть вызвано также наклоном полуосей, стабилизирующим моментом шин, увеличенным за счет тяговых усилий, а также моментом на внутреннем колесе, повышенным за счет большей длины рычага R2i, на котором действует тяговая сила Fai . Изменением установочных параметров подвески (отрицательное плечо обкатки, отсутствие продольного наклона осей поворота колес и т. д.) можно уменьшить момент на колесе и, следовательно, «облегчить» рулевое управление при движении на повороте. Значения общего передаточного числа iso других легковых автомобилей классической компоновки и легковых переднеприводных автомобилей. Эти автомобили имеют рулевое управление как с усилителем, так и без него.
Измерения усилий на рулевом колесе Fm и Fm проводились также на стоянке и при движении по кругу. Все переднеприводные автомобили из условий размещения оборудованы реечным рулевым механизмом без усилителя, передаточное число которого зависит от нагрузки из дорогу от передней оси. Автомобили, у которых эта нагрузка наиболее высока, такие, как «Ауяи-100» мод. и в Опель-аскона 1,6 Д», отличаются очень высокими значениями 24,6 и 24,5 соответственно. У более легких «Форд-фиеста» и «Фольксваген-гело» значения iso намного меньше19,3 и 17,9. Среднее значение 1Б0 для рулевых управлений с усилителем составляет 17,8. У автомобиля «Хонда-прелюд Е-икс», выпуск которого был начат в 1983 г., передаточное число очень мало — tso = 14,9. Кроме того, этот автомобиль отличается очень малым усилием На рулевом колесе на стоянке — FHo = 12 Н. Однако такое малое усилие связано с затруднением возврата рулевого колеса при движении с малой скоростью и снижением чувствительности рулевого управления. Очень малое передаточное число 14,0 имеет построенный в США автомобиль «Шевроле-камаро». Описанные в рулевые механизмы с вращательным движением на выходе в ФРГ устанавливаются на автомобилях фирмами БМВ и «Опель». Такие механизмы применяются также в ряде легковых автомобилей других стран, а также во всех грузовых автомобилях средней н большой грузоподъемности. При отсутствии усилителя рулевого управления в этих автомобилях важную роль играет нагрузка на переднюю ось. Передаточные числа рулевых механизмов с передачей «глобоидный червяк — гребневый ролик» фирмы «Цанрадфабрик».
|
