Глава VIII. Руководители колес

Знакомьтесь - автомобиль

Автомобиль в пути

Посмотрите на автомобиль, движущийся по прямой дороге. Вот он проносится мимо, слегка обдав вас ветром, и быстро уходит вдаль, постепенно уменьшаясь в размерах, пока совсем не сольется с дорогой, не исчезнет из глаз. И кажется, что движется он прямехонько, точно из лука пущенная стрела, что он не делает ни единого отклонения от прямой линии.

Но это только кажется. В действительности автомобиль редко ходит по прямой линии. Много препятствий приходится встречать ему на пути: то надо объехать бугорок или ямку, то посторониться и пропустить встречный транспорт, то самому обогнать, то взять немного в сторону, чтобы не задеть зазевавшегося пешехода.

Водитель следит за дорогой, "командует" автомобилем. Ему надо быть внимательным, вовремя сделать поворот, уклониться от опасного места.

Как изменить направление движения автомобиля? Чтобы изменить направление движения, надо повернуть передние колеса.

Итак, теперь мы знаем, что направляют движение автомобиля его передние колеса. Поэтому-то и их назвали направляющими. А команду от водителя им передает специальный механизм - рулевое управление или, попросту, руль.

Чудесный механизм

В кабине водителя имеется рулевое колесо. Повернете его вправо, и передние колеса повернутся направо, а нужно автомобилю свернуть налево, и руль следует повернуть туда же.

Рулевое колесо изготовлено из легкого материала - пластмассы. Диаметр его сравнительно большой, чтобы выигрывать в силе при повороте автомобиля. Ведь современные автомобили тяжелы, особенно грузовые. Некоторые весят по десять и более тонн. Повернуть на большом ходу такую махину не так-то просто, тут без специальных приспособлений вообще не обойтись.

Рулевое управление

Насажено рулевое колесо на рулевой вал, с нарезкой, напоминающей большой винт. А еще больше она напоминает винт мясорубки, который гонит мясо к ножу. При вращении нарезки создается впечатление, будто ее ребра извиваются. Возможно, поэтому она получила название червяка.

С червяком связан сектор или ролик с вырезами соответственно ребрам червяка. Повернешь рулевой вал в одну сторону, и ролик, двигаясь по резьбе червяка, поднимается, повернешь в другую сторону, - и ролик опустится.

На рисунке вы видите рулевой механизм. Когда вал руля поворачивается, то ролик перемещается по канавкам червяка и заставляет поворачиваться вал рулевой сошки. Подшипник облегчает поворот руля

Вал руля, червяк и сектор составляют рулевой механизм. Он обладает чудесным свойством, позволяя выигрывать в силе в 15-16 раз.

Команда передается дальше

Теперь мы знаем, что усилие водителя через рулевое колесо передается на ролик, Но ведь этого недостаточно. Надо каким-то образом передать движение от ролика к колесам. Посмотрим, как это происходит.

Кто видел крестьянскую телегу, тот знает, что и ей изменяют направление движения те же передние колеса. Как? Через оглобли усилия передаются на подвижную переднюю ось, она поворачивается в нужную сторону, а с нею и колеса.

В автомобиле передняя ось не может поворачиваться, ведь на ней крепятся агрегаты. Передняя ось делается несплошной. К средней части - балке - на шарнирах подсоединяются так называемые поворотные цапфы или поворотные кулаки. Последнее наименование, надо думать, пошло от их формы, напоминающей сжатую в кулак руку.

К цапфам на подшипниках крепится ступица, а на ступицу на шпильки надевается колесо и привертывается гайками. Цапфы соединены между собой специальной тягой. Они поворачиваются на шарнирах одновременно, действуют единым фронтом.

Чтобы повернуть колеса, необходимо в нужном направлении повернуть цапфы, а поскольку они связаны между собой тягой, достаточно повернуть одну. Усилие к этой одной - левой тяге передается от ролика рулевого механизма с помощью системы рычагов и тяг.

Несмотря на то что рессоры и амортизаторы поглощают основную массу толчков, все же в движении автомобиль испытывает некоторую тряску. Поэтому соединение сравнительно легких и нетолстых рычагов и тяг рулевого управления дело непростое. Попробуйте соединить их жестко, и возможны поломки. А что такое поломка рулевого управления на ходу? Это - неизбежная авария.

Допустить этого нельзя, и решили соединить детали рулевого управления мягко, с помощью шарниров. Шарниры дают соединяемым деталям небольшой свободный ход. Соединение с их помощью оказалось удобным и вследствие того, что они поглощают толчки от колес при движении по неровной дороге. А это не последнее дело.

От рулевого колеса самое незначительное усилие довольно легко передается на колеса. Но ведь и колеса получают непрерывные толчки от неровностей дороги. Представляете, как трудно бы было работать водителю, как уставали бы его руки, если все эти толчки передавались на рулевое колесо. Но оно их не получает, и не последнюю роль в этом играют именно шарнирные соединения тяг и рычагов. Вообще механизмы рулевого управления устроены так, что усилия водителя на колеса передаются легко, а обратные усилия от колес на руль либо совсем не передаются, либо передаются в очень небольшой степени. Про такие рулевые управления говорят, что они необратимы.

Теперь внимательно посмотрите на передние колеса автомобиля. Заметили, что они установлены не в одной плоскости, а под некоторым утлом? Не заметили? Тогда измерьте расстояние между ободами сзади и спереди. И окажется, что спереди расстояние меньше. Измерьте также расстояние между ободами внизу и вверху. И опять убедитесь, что внизу оно будет меньше. Короче говоря, колеса "косолапят" спереди и внизу сходятся, приближаются друг к другу.

Что это, недостатки конструкции? Ничего подобного. Оказывается, и это подтверждено практикой, такая установка делает автомобиль более устойчивым, облегчает управление им и уменьшает износ шин.

Водитель просит помощи

Итак, мы знаем, что руль помогает водителю, умножает его силы, когда нужно повернуть автомобиль. Но на ряде машин, тяжелых грузовых, его помощь оказалась недостаточной. Поэтому на некоторых грузовых и даже легковых автомобилях сейчас устанавливают усилители рулевого управления. Они помогают водителю, облегчают его труд, делают управление автомобилем более надежным.

Гидравлический усилитель руля. Насос подает масло под давлением через нагнетательный шланг к клапану управления. Когда водитель поворачивает руль вправо, то золотник открывает доступ масла в магистраль, соединенную с правой (по рисунку) полостью цилиндра. Масло под давлением заполняет правую сторону силового цилиндра. Поперечная рулевая тяга, связанная с силовым цилиндром, станет поворачивать колеса через цапфы вправо

В одних автомобилях помощником водителя становится жидкость, в других - сжатый воздух. Давайте познакомимся с работой жидкостного гидравлического усилителя.

Основу усилителя составляет насос и цилиндр с поршнем. Только и здесь, как и в амортизаторе, не поршень движется вдоль цилиндра, а, наоборот, цилиндр. Шток поршня прочно прикреплен к раме. Цилиндр же соединен с продольной рулевой тягой.

Полости цилиндра по ту и другую стороны от поршня каналами соединены с насосом.

Если водитель желает повернуть автомобиль налево, то, поворачивая рулевое колесе, он через сошку будет воздействовать на золотник клапана, управления. Золотник откроет доступ масла в левую полость силового цилиндра. Масло будет заполнять его и перемещать цилиндр, а вместе с ним и поперечную рулевую тягу в обратном направлении. Автомобиль повернется налево. Таким образом, масло помогает водителю управлять автомобилем

Поворотом рулевого колеса приводится в действие насос. Он нагнетает жидкость в нужную полость, та давит на цилиндр и заставляет его передвигаться.

Перемещаясь, цилиндр станет увлекать за собой продольную рулевую тягу, помогая водителю повернуть автомобиль.