Рис. 64

Наклон колеса относительно вертикальной оси называется кастор. Угол наклона внутреннего колеса всегда больше, чем внешнего: А > Б. Это улучшает управление и способствует самоцентровке руля при выходе из поворота.

Кастор сильно влияет на управляемость автомобиля. При маневрировании и в прямолинейном движении недостаточный кастор виновник «тугого» руля. Благодаря конструктивно заложенному положительному кастору передние колеса самоцентрируются при выходе из крутого поворота. Иными словами, если водитель на выходе из поворота отпустит руль, колеса должны автоматически возвратиться в положение прямолинейного движения. Другое дело, что делать это не рекомендуется. Кроме того, при повороте руля в сторону заноса автомобиль как бы хочет распрямиться, а не закрутиться вокруг своей оси. Это свойство очень помогает водителю бороться с заносом задней оси на скользкой дороге.

Рулевое управление должно отвечать целому комплексу условий и соответствовать современным требованиям. Например, за счет имеющейся жесткости рулевого управления (особенно при использовании резинометалличес-ких соединений) автомобиль должен реагировать на самые малые повороты руля. Кстати, самопроизвольное возвращение повернутых колес в прямолинейное положение – требование Европейских директив 70/311/EWG.

Рулевое управление должно максимально демпфировать колебания, неизбежно передаваемые от колес автомобиля на руль при движении по неровным дорогам. И здесь опять отличились мерседесовские инженеры. Они снабдили рулевой вал резиновыми муфтами, гасящими толчки, а к рулевой трапеции приладили настоящий аморти затор! Вот откуда те незабываемые ощущения от управ ления «мерседесами». У них на руль не передается ни малейшего толчка или вибрации от колес.

Однако демпфирование колебаний не должно приводить к потере обратной связи в рулевом управлении. Как любят критиковать ее автомобильные журналисты в своих отчетах о драйв-тестах.

О проблеме обратной связи заговорили в связи с применением усилителя рулевого управления. Еще совсем недавно рулевой усилитель можно было встретить лишь на больших и дорогих автомобилях. Со временем это устройство стало появляться на машинах более низких классов, а сегодня им оснащаются большинство автомобилей. Суть его состоит в следующем. Для повышения точности и скорости управления автомобилем передаточное отношение рулевого механизма должно быть достаточно большим, но такой руль тяжело крутить. С уменьшением передаточного отношения требуемое усилие также уменьшается, но возрастает количество оборотов руля, необходимое для совершения маневра. Примером этому может служить отечественная «Волга». Руль у нее довольно легкий даже без усилителя, но точным его назвать нельзя, да и крутить его от упора до упора утомительно – около четырех оборотов.

Сохранить высокое передаточное отношение для точности руления, но сделать руль легким помогло дополнительное устройство – рулевой усилитель (power steering или power-assisted steering), облегчающий вращение рулевого колеса. Но водители перестали чувствовать сцепление между шинами и дорогой, это заставило конструкторов изобрести правильные системы с нелинейной характеристикой, делающие руль тяжелее с набором скорости. Электронный блок управления, связанный со спидометром, дает команду распределительному клапану, и давление в системе гидроусилителя руля снижается. Если гидроусилитель электрический, то в дело вступают специальные соленоиды. Главное преимущество электрического усилителя состоит в экономии топлива от 2 до 5 % по сравнению с автомобилями, оснащенными гидравлическим усилителем. Такие системы позволяют поворачивать руль на стоящем автомобиле во время парковки буквально одним пальцем, а при увеличении скорости степень усиления снижается. Таким образом при движении с высокими скоростями обеспечивается управление автомобилем в поворотах в оптимальном режиме.

Рулевое управление автомобиля состоит из трех основных узлов: рулевая колонка, рулевой механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное, и тяги, передающие усилие на поворотные устройства колес. В легковых автомобилях наиболее распространенным рулевым механизмом является шестерня/рейка, а винт/гайка и шарнир с рециркулирующими шариками чаще встречаются на тяжелых машинах и внедорожниках. Эти типы рулевых механизмов отвечают современным требованиям: отсутствие люфта во всех элементах, низкое трение, высокая жесткость и возможность регулировок.

Очень важна установка управляемых колес, регулируемая рулевыми тягами и элементами подвески. В просторечье ее называют «сход-развал». При изменении углов установки управляемых колес автомобиль практически за пару недель может стереть «в дым» новые покрышки. Но особое внимание перед началом регулировок необходимо уделить давлению воздуха в шинах и убедиться, что на осях стоят шины одинаковой размерности. Обычно регулируют несколько параметров: параллельность установки передних и задних колес, развал, кастор и схождение. Каждая регулировка очень важна. Например, схождение служит для уравновешивания сил, возникающих из-за развала колес даже при прямолинейном движении; эти силы создают напряжения в тягах и рычагах рулевого управления. Иными словами, при достижении определенной скорости углы установки колес произвольно меняются, значит, статическая регулировка должна учитывать динамические изменения.

Не все так просто с рулевым управлением автомобиля, как кажется на первый взгляд. Поэтому больше внимания пришлось уделить геометрии рулевого управления, а не описанию его конструкции. Напоследок пара советов: не стоит связывать увод автомобиля в сторону при торможениях с неисправностью в рулевом механизме. Такие явления, как увод машины вправо или влево при торможении, связаны с потерей подвижности поршней в тормозных цилиндрах передних колес. А начать надо с проверки давления в шинах, очень часто причина увода – разница в давлении правых и левых шин.

Правила дорожного движения предписывают проверять рулевое управление перед каждым выездом. Как раз этого не делает никто из водителей. Может быть, рулевое управление современных машин стало настолько надежным, что надобность в столь архаичной операции отпала?

Дифференциал заднего моста помогает машине послушно поворачивать, но делает ее беспомощной, разрешая одному из ведущих колес буксовать. Выходит, все современные автомобили, будь то переднеприводные или заднеприводные, приводятся в движение всего одним колесом (рис. 65). А вы не знали? Когда мы говорим «ведущие колеса», то подразумеваем только одно из них. Разберемся в нюансах работы дифференциала.

Рис. 65

Если на заднеприводном автомобиле вывесить с помощью домкрата одно из ведущих колес, включить скорость и прибавить газ, то оно будет вхолостую крутиться в воздухе. Колесо, стоящее на земле, не сдвинется с места. Выходит, автомобиль приводится в движение одним колесом!

Изобретатели самобеглых повозок уже 100 лет назад заметили, что их экипажи, оснащенные двигателями, – прообразы сегодняшних автомобилей, – не хотят слушаться руля. Разгадка была найдена быстро. Дело в том, что их конструкция действительно напоминала экипаж конной повозки с двумя ведущими колесами, намертво закрепленными на концах одной задней оси. В этом-то и была причина плохой управляемости. Когда повозка катилась по окружности, внутреннее колесо стремилось делать меньше оборотов, чем внешнее, так как шло по окружности с большим радиусом. А внешнее – наоборот! Левые и правые колеса на дуге проходят разный путь, значит, делают разное количество оборотов. Связанные одной осью, они не могут крутиться с разными скоростями, вступают в противоборство, задняя ось скользит, и повозка не слушается направленных в поворот передних колес. Изобретение и применение дифференциала на автомобилях решило эту проблему.