Механизмы управления автомобиля и мотоцикла — назначение и устройство

К механизмам управления относятся рулевое управление и тормозная система.

Рулевое управление

Изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом управляемых колес, которыми, как правило, являются передние колеса. Чем меньше радиус поворота, тем меньшая ширина проезжей части дороги требуется для разворота автомобиля.

Совокупность механизмов, служащих для поворота управляемых колес, называется рулевым управлением. Каждое управляемое колесо установлено на поворотной цапфе 1 (рис. 45), соединенной с балкой 3 переднего моста осью 6. Ось неподвижно закреплена в балке переднего моста, а ее верхний и нижний концы входят в проушины поворотной цапфы. При повороте цапфы с помощью рычага 7 она вместе с колесом поворачивается вокруг оси. Поворотные цапфы соединены между собой рычагами 2 и 5 и поперечной тягой 4. Поэтому управляемые колеса поворачиваются одновременно. Их поворот осуществляется при вращении водителем рулевого колеса 13. От него вращение передается через вал 12 на червяк 11, находящийся в зацеплении с сектором 10. На валу сектора закреплена сошка 9, поворачивающая через продольную тягу 8 и рычаг 7 поворотные цапфы 1 а управляемыми колесами.





Рулевое колесо 13, вал 12, червяк 11 и сектор 10 образуют рулевой механизм, увеличивающий момент, прикладываемый водителем к рулевому колесу при повороте управляемых колес. Сошка 9, продольная тяга 8, рычаги 7, 5 и 2 поворотных цапф и поперечная тяга 4 составляют рулевой привод, передающий усилие от сошки к поворотным цапфам обоих управляемых колес. Поперечная тяга 4, рычаги 2 и 5 образуют рулевую трапецию, обеспечивающую необходимое соотношение между углами поворота управляемых колес.

В СССР и многих других странах, где принято правостороннее движение транспорта, рулевое колесо устанавливают с левой стороны, что обеспечивает лучшую видимость при разъезде с транспортом, движущимся навстречу. Управляемые колеса поворачиваются на ограниченный угол, равный, как правило, 28...350.

Неисправности рулевого управления

Основной неисправностью рулевого управления является увеличенный свободный ход рулевого колеса. Признаками увеличенного свободного хода рулевого колеса являются: затрудненное управление автомобилем и неудовлетворительная устойчивость его при движении. Причинами этой неисправности могут быть: износ шарнирных соединений рулевых тяг, ослабление крепления картера рулевого механизма или поворотных рычагов, нарушение регулировки подшипников.

Тормозная система

Если отсоединить двигатель от ведущих колес, то автомобиль будет продолжать движение по инерции (накатом). Под действием сил сопротивления движению скорость автомобиля будет постепенно снижаться и, наконец, он остановится. В этом случае торможение произойдет на участке пути большой протяженности. Более эффективным является торможение автомобиля под действием специально создаваемых сил, называемых тормозными. Тормозная сила возникает между колесом и дорогой в результате того, что тормозной механизм препятствует его вращению. Тормозная сила тем больше, чем сильнее тормозной механизм препятствует вращению колеса.



Тормозная система служит для снижения скорости движущегося автомобиля с желаемой интенсивностью вплоть до остановки, а также для удержания его на стоянке. Автомобиль должен быть оборудован рабочей, запасной и стояночной тормозными системами. Запасная тормозная система должна обеспечивать снижение скорости и остановку автомобиля в случае выхода из строя рабочей тормозной системы, а стояночная — удержание остановленного автомобиля на месте без ограничения времени.

Рабочая тормозная система обычно приводится в действие усилием ноги водителя, приложенным к педали. Эффективность действия рабочей тормозной системы оценивают по тормозному пути — расстоянию, на котором происходит торможение автомобиля от скорости 30 км/ч до полной остановки на горизонтальной сухой дороге с твердым покрытием. Этот параметр принят в СССР в качестве нормативного при оценке тормозных качеств автомобиля.

Эффективность запасной тормозной системы может быть несколько ниже эффективности рабочей тормозной системы. При отсутствий на автомобиле самостоятельной запасной тормозной системы ее функции может выполнять исправная часть рабочей тормозной системы (например, контур привода передних или задних колесных тормозов) или стояночная тормозная система.

Стояночная тормозная система приводится в действие водителем с помощью рычага (рукоятки). Стояночная тормозная система должна удерживать полностью груженый автомобиль на подъеме или спуске с уклоном 16%.

Каждая тормозная система состоит из тормозных механизмов (тормозов) и тормозного привода. Тормозные механизмы препятствуют вращению колес, вследствие чего между колесами и дорогой возникает тормозная сила. С помощью привода осуществляют управление тормозными механизмами. В некоторых тормозных системах установлены усилители, облегчающие управление тормозами, а также регуляторы тормозных сил и другие устройства, повышающие эффективность торможения.



Рабочая тормозная система включает в себя тормозные механизмы передних 10 (рис. 46) и задних 15 колес, тормозной привод, приводимый в действие педалью 7, и гидровакуумный усилитель 12.



Наиболее распространены фрикционные тормозные механизмы, принцип действия которых основан на возникновении сил трения между вращающимися и неподвижными деталями. По форме вращающихся деталей тормозные механизмы делятся на барабанные и дисковые. Неподвижными деталями барабанных и дисковых тормозов являются, как правило, колодки.

Барабанные тормоза применяют в рабочих тормозных системах большинства грузовых и легковых автомобилей.

Дисковый тормоз состоит из вращающегося, соединенного с колесом диска и двух неподвижных колодок, установленных с обеих сторон диска. При торможении колодки прижимаются к диску, создавая тормозной момент. По сравнению с барабанными дисковые тормоза обеспечивают высокую стабильность тормозного момента, они более компактны, хорошо отводят тепло от открытого вращающегося диска.



Барабанный тормоз устанавливается, в частности, на передние колеса автомобиля УАЗ-452. Он имеет две одинаковые тормозные колодки 6 и 10 (рис. 47), каждая из которых крепится на своем опорном пальце 5 и 14. Колодки стягиваются пружинами 9 и 12, прижимающими их к регулировочным эксцентрикам 7. Концы колодок соприкасаются с поршнями 8 колесных цилиндров. Колесные цилиндры 1 и 13 соединены между собой трубопроводом.



Устройство заднего саморегулирующегося барабанного тормоза автомобилей ВАЗ показано на рис. 48. К щиту 2 тормоза приварены оси 10, на которых установлены втулки 8 колодок 5. Колодки поджаты специальными пружинами 9. Ребро колодки 5 зажато пружиной 15 между фрикционными шайбами 7, установленными на соединенных с помощью резьбы втулках 8 и 14. Сила сжатия подобрана так, что колодка может смещаться относительно втулки 8 в пределах овального отверстия в ребре под воздействием поршней тормозных цилиндров, однако усилия стяжных пружин 3 и 11 недостаточно для преодоления силы трения шайб. Втулки 8 установлены на осях 10 с определенным зазором, в пределах которого и перемещаются колодки, прижимаясь к барабанам при торможении и возвращаясь под действием пружин при растормаживании. Когда накладки износятся до определенной величины и увеличится зазор между ними и барабаном, давление тормозной жидкости через поршни несколько повернет колодки во фрикционных шайбах, выбирая образовавшийся (лишний) зазор и обеспечивая колодкам свободу перемещения лишь в нужных пределах, т. е. на величину зазора между втулкой 8 и осью 10. Такая конструкция обеспечивает автоматическую регулировку тормозов.





Дисковые тормоза получают все большее распространение в рабочих тормозных системах. Примером может служить тормоз передних колес автомобиля ВАЗ-2101. Чугунный диск 1 (рис. 49) установлен на ступице 2. С задней (по ходу автомобиля) стороны диск охватывает чугунный суппорт 9, укрепленный на кронштейне поворотной цапфы 16. В пазах суппорта установлены отлитые из алюминиевого сплава цилиндры 5 и 13. В отверстиях обоих цилиндров размещены поршни 4 и 14. Тыльные части цилиндров соединены между собой трубкой, а цилиндр 13 — с гидравлическим тормозным приводом. Поршни обоих цилиндров соприкасаются с тормозными колодками 8 и 10, надетыми своими отверстиями на специальные направляющие пальцы суппорта. К колодкам приклеены фрикционные накладки 7 и 11. На внутренней поверхности каждого цилиндра проточены канавки, в которых установлены резиновые уплотнительные кольца 6 и 12. Цилиндры закрыты резиновыми пылезащитными чехлами 3 и 15. С внутренней стороны тормоз закрыт кожухом 17.

Тормозной привод

Тормозной привод служит для передачи усилия, создаваемого водителем на педали или рычаге, к тормозным механизмам. Тормозной привод должен обеспечивать легкое, быстрое и одновременное приведение в действие тормозных механизмов всех колес, а также необходимое распределение приводных усилий между тормозами. Тормозные приводы бывают механическими, гидравлическими, пневматическими и др.

Механический привод представляет собой систему рычагов, тяг и тросов, с помощью которых усилие от педали или рычага управления передается к тормозным механизмам. В механическом приводе стояночной тормозной системы автомобиля ГАЗ-24 «Волга» рукоятка 11 (рис. 50), установленная в кузове автомобиля перед водителем, рейкой 10, тросом 8, рычагом 6 и тягой 7 соединена с уравнителем 5, выполненным в виде равноплечего рычага. К концам уравнителя прикреплены тросы 4 и 12, воздействующие через приводные рычаги 1 на колодки правого и левого задних тормозов рабочей тормозной системы. Для удержания автомобиля на стоянке рукоятку* 11 вытягивают на себя. При этом усилие от нее передается на приводные рычаги 1, которые прижимают колодки обоих тормозных механизмов к барабанам. Защелка, входящая в зубья рейки 10, позволяет фиксировать тормоз в затянутом состоянии. Уравнитель 5 служит для того, чтобы к обоим тормозам прикладывались одинаковые усилия, что позволит прижимать колодки к барабанам с одной и той же силой.





Гидравлические тормозные приводы основаны на свойстве несжимаемой жидкости одинаково передавать создаваемое в любой точке давление ко всем точкам замкнутого объема жидкости. Гидравлический привод состоит из главного тормозного цилиндра 4 (см. рис. 46), поршень 6 которого связан с тормозной педалью 7, колесных цилиндров 11 и 14, тормозов 10 и 15 передних и задних колес, а также трубопроводов, соединяющих все цилиндры. Трубопроводы и внутренние полости главного тормозного и всех колесных цилиндров заполнены жидкостью.

При нажатии на педаль 7 поршень 6 главного тормозного цилиндра 4 вытесняет жидкость в трубопроводы и колесные цилиндры. В колесных цилиндрах жидкость заставляет перемещаться поршни, вследствие чего колодки тормозных механизмов прижимаются к барабанам. Когда зазоры между колодками и барабанами будут выбраны, вытеснение жидкости из главного тормозного цилиндра в колесные станет невозможным. При дальнейшем нажатии на педаль создается значительное давление жидкости и начинается одновременное торможение всех колес. Чем большее усилие приложено к педали, тем большая сила от поршня каждого колесного цилиндра передается на колодку тормозного механизма. При снятии усилия с тормозной педали она под действием пружины возвращается в исходное положение. То же происходит с поршнем главного тормозного цилиндра. Стяжные пружины отводят колодки от барабанов тормозных механизмов, жидкость из колесных цилиндров по трубопроводам вытесняется в главный тормозной цилиндр.

Для повышения надежности работы тормозной системы гидравлические приводы на некоторых автомобилях (ВАЗ-2103 и др.) выполняют двухконтурными. При повреждении одного из контуров тормозная жидкость вытекает из него. Другой исправный контур в этом случае обеспечивает остановку автомобиля.

Характерной особенностью современной тормозной системы является усилитель, который позволяет использовать энергию сжатого воздуха (пневмоусилитель) или энергию разрежения во впускном трубопроводе двигателя (вакуумный усилитель) для облегчения управления тормозами. Неработающий усилитель не препятствует торможению автомобиля обычным способом.

На легковых автомобилях наибольшее распространение получили два типа усилителей — гидровакуумные и вакуумные механические. Дополнительное усилие в них создается благодаря разрежению во впускной системе двигателя. В первом типе увеличивается давление в тормозной системе с помощью специального гидроцилиндра, установленного после главного тормозного-цилиндра, во втором — возрастает сила, передаваемая от тормозной педали на поршень главного цилиндра.

Современные легковые автомобили «Москвич» и «Жигули» оснащаются вакуумно-механическими усилителями. Это объясняется тем, что эти марки автомобилей имеют два независимых контура в гидравлическом приводе тормозов. А при гидровакуумном усилителе двухконтурную систему осуществить довольно сложно. Рассмотрим устройство и работу усилителя. В его корпусе, состоящем из основания 7 (рис. 51) и крышки 4, соединенных стяжным кольцом 5, размещен подвижный поршень в сборе. Эластичная диафрагма 6 надета на корпус 15 поршня и лежит на опорном диске 8, который набран из двенадцати секторов 10. Диафрагма делит внутренний объем корпуса усилителя на полости I и II. Хвостик корпуса поршня опирается на пластмассовое направляющее кольцо 19, а сферическая головка регулировочного винта 25 — на поверхность поршня главного, тормозного цилиндра.



Усилитель соединен с впускным трубопроводом двигателя гибким шлангом, который сообщается с полостью 1 через обратный клапан, исключающий попадание в нее бензовоздушной смеси. Клапан открывается, когда разрежение во впускном трубопроводе выше, чем в полости 1. Во всех иных случаях эластичная подушка 1 прижимая клапан к седлу, перекрывает канал. При отпущенной тормозной педали поршень под действием возвратной пружины 26 прижат к основанию корпуса усилителя. Секторы 10 опорного диска под воздействием пружины 23 установлены так, что между наружным торцевым седлом на фланце корпуса поршня и центральным клапаном 11 образуется зазор. Полости I и II сообщаются между собой через отверстия на фланце корпуса 15 поршня и радиальные зазоры между секторами. Разрежение в полостях I и II одинаково.

Когда водитель нажимает на тормозную педаль, толкатель 17 перемещает влево корпус 15 поршня, который воздействует на секторы 10 опорного диска. Секторы прижимают эластичный центральный клапан 11 к наружном кольцевому седлу корпуса 15 поршня, зазор между камерами перекрывается. Затем, при дальнейшем перемещении влево, корпус 15 поршня своим кольцевым седлом -поворачивает секторы, их внутренние концы отходят от поверхности центрального клапана 11. Атмосферный воздух проходит через фильтр 18, отверстие в прижимной втулке 16, продольные каналы в корпусе 15 поршня и, отжав центральную часть клапана 11 от внутреннего седла, заполняет через отверстие во фланце корпуса поршня полость II.

Разница между атмосферным давлением и разрежением во впускном трубопроводе воздействует на диафрагму 6. Она, в свою очередь, через секторы 10 и опорную тарелку 9 давит на фланец толкателя 24, создавая на нем дополнительное усилие, суммирующееся с нажатием ноги водителя на педаль. Усиление тем больше, чем сильнее' нажатие на педаль. Так происходит до тех пор, пока давление в полости II не сравняется с атмосферным. Затем усилитель станет сохранять на постоянном уровне свою максимальную помощь водителю, а эффективность торможения сможет нарастать уже только в результате дальнейшей мобилизации водителем мускулов своей ноги.

Когда водитель отпускает педаль, то под действием давления жидкости на поршень главного тормозного цилиндра и силы возвратной пружины 26 поршень усилителя перемещается вправо. Пружина 23 поворачивает секторы, прижимая центральный клапан 11 к внутреннему седлу. Между клапаном и наружным седлом возникает зазор, соединяющий полости, которые вновь находятся под одинаковым разрежением. Усилитель готов к очередному торможению.

Тормозная жидкость

Тормозная жидкость является рабочим телом в гидравлическом приводе тормозов автомобиля. Тормозная жидкость должна обладать работоспособностью в широком диапазоне температур и не терять подвижности даже при самых низких температурах. От этого зависят и время задержки при срабатывании гидравлического привода тормозов, и время их оттормаживания.

Тормозная жидкость, кроме того, должна иметь смазывающие свойства, благодаря которым удается избежать коррозии и обеспечить длительную работу деталей системы. Тормозная жидкость должна противостоять окислению и расслаиванию как при хранении, так и в период эксплуатации, не пениться, не создавать осадков или отложении на деталях привода.

Современные тормозные жидкости, кроме основы, содержат вещества, обладающие высокими смазывающими свойствами, и всевозможные присадки — антиокислительные, антикоррозионные и др. В зависимости от сырья, из которого готовят тормозные жидкости, их подразделяют на нефтяные, спирто-касторовые и гликолевые. Жидкости на гликолевой основе получают все более широкое применение.

Тормозные жидкости, изготовленные на разной основе, смешивать нельзя, так как может произойти их расслоение.

В связи с тем, что тормозные жидкости токсичны, при обращении с ними следует соблюдать меры предосторожности.

На мотоциклах наиболее распространены барабанные односторонние тормоза с нерегулируемым упором, т. е. тормозные колодки в этом случае одним концом опираются на неподвижный палец (ось). Замедление мотоцикла при торможении достигается за счет сил трения между накладками и барабаном. Для снижения температуры тормозного барабана все чаще применяют литые ступицы с развитым оребрением.

Неисправности тормозной системы

При эксплуатации в тормозной системе автомобиля могут возникнуть следующие основные неисправности: недостаточная эффективность торможения, неравномерность торможения правых и левых колес, отсутствие растормаживания (заедание) рабочих или стояночного тормозов, увеличенный ход рукоятки стояночного тормоза.

Причинами недостаточной эффективности тормозов могут быть замасливание фрикционных накладок или их износ, а также попадание воздуха в систему гидравлического привода. При этом значительно увеличится тормозной путь автомобиля.

Признаком неравномерности торможения колес является занос автомобиля. Причиной может быть замасливание фрикционных накладок или неправильная регулировка одного из тормозов, разное давление воздуха в шинах правых и левых колес.

Отсутствие растормаживания может быть вызвано заеданием в тормозном механизме вследствие разрушения деталей, примерзанием фрикционных накладок к тормозному барабану, разбуханием манжет или заклиниванием поршней в колесных тормозных цилиндрах.

Причинами заедания стояночного тормоза могут быть поломка или коррозионное поражение деталей разжимного механизма.

Увеличенный ход рукоятки стояночного тормоза является, как правило, следствием слишком большого зазора между барабаном и колодками.