История компании Ford. Рулевое управление автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. История развития автомобильной марки Ford

В 1872 году сын ирландского иммигранта упал с лошади во время работы на ферме своего отца близ города Дирборн (штат Мичиган, США). Именно в этот день он решил создать такое транспортное средство, которое бы не причиняло страданий и было бы более надёжным, чем транспортные средства с использованием силы животных. Этим наездником-неудачником был Генри Форд (Henry Ford).

В дальнейшем Генри и его одиннадцать друзей-энтузиастов собрали приличную сумму в 28000 долларов и 16 июня 1903 года подали заявку на организацию промышленного предприятия в штате Мичиган.

Ford Motor Company начала свою производственную деятельность, и в результате была создана «бензиновая коляска» с приводом от двигателя в 8 л.с., получившая наименование «Модель А».

Уже через десять лет после этого Форда знали по всему миру как гения, который подарил миру Ford T - автомобиль, доступный каждому. Ford Motor Company первой ввела конвейер. Благодаря этой технической новинке Генри Форд сумел снизить стоимость модели Tin Lizzy с 850 до 290 долларов. В чём секрет успешной столетней деятельности Ford Motor Company? Создавая компанию, Генри Форд мечтал об автомобиле, чья стоимость не превышала бы годового оклада тех простых рабочих, которые собирали машины на заводе в Детройте.

Фото 1 - «Модель А» - первый автомобиль Генри Форда

За сто лет своей истории компания Ford претерпела множество перемен. Однако вера в то, что у людей должны быть доступные, надёжные и современные автомобили, осталась неизменной.

Генри Форд появился на свет в поселке Спрингфилд в штате Мичиган 30 июля 1863 года. Он был старшим из шести детей Уильяма и Мэри Форд (William; Mary Ford), которые владели преуспевающим фермерским хозяйством. Детство Генри прошло на родительской ферме, где он помогал семье и посещал обычную сельскую школу.

В 12 лет Генри оборудовал небольшую мастерскую, где с увлечением проводил всё свободное время. Именно там, через несколько лет он сконструировал свой первый паровой двигатель.

Фото 2 - Один из самых знаменитых автомобилей в мире, Ford T

Он известен прежде всего тем, что благодаря ему автомобиль стал средством передвижения, а не игрушкой для богатых.

В 1879 году Генри Форд перебрался в Детройт, где устроился на работу помощником машиниста. Через три года Форд переехал в Дирборн и в течении пяти лет занимался конструированием и ремонтом паровых двигателей, подрабатывая время от времени на заводе в Детройте. В 1888 году он женился на Кларе Брайент (Clara Jane Bryant) и вскоре занял должность управляющего на лесопильном заводе.

В 1891 году Форд стал инженером компании Edison Illuminating, а через два года был назначен главным инженером компании. Приличный оклад и достаточное количество свободного времени позволили Форду больше времени уделять разработке двигателей внутреннего сгорания.

Первый двигатель внутреннего сгорания Форд собрал на кухне своего дома. Вскоре он решил поставить двигатель на раму с четырьмя велосипедными колёсами. Так в 1896 году появился квадроцикл - транспортное средство, которое стало первым автомобилем Форд.

Уволившись в 1899 году из компании Edison Illuminating, Генри Форд основал собственную фирму Detroit Automobile. Несмотря на то, что через год предприятие обанкротилось, Форд успел собрать несколько гоночных автомобилей. Форд сам принимал участие в автогонках и в октябре 1901 года сумел победить чемпиона Америки Александра Уинтона (Alexander Winton).

Количество модификаций модели Т было огромно - от кабриолета до пикапа. Компания Ford Motor появилась в 1903 году. Её основателями были двенадцать бизнесменов из штата Мичиган во главе с Генри Фордом, который держал 25,5% акций предприятия и занимал должности вице-президента и главного инженера компании.

Под автомобильный завод была переоборудована бывшая фургонная фабрика на Мэк Авеню в Детройте. Бригады, состоявшие из двух-трёх рабочих, под непосредственным руководством Форда собирали автомобили из запчастей, которые изготавливались на заказ другими предприятиями.

Первый автомобиль компании был продан 23 июля 1903 года. Первым созданием Ford стала «бензиновая коляска» с приводом от двигателя мощностью 8 л.с., получившая название Model А. Автомобиль был описан как «наиболее совершенная машина на рынке, которую в состоянии водить даже 15-летний мальчик». В 1906 году Генри Форд стал президентом и основным владельцем компании.

Первый овальный логотип Ford появился в 1907 году благодаря первым британским представителям компании Перри (Perry), Торнтону (Thornton) и Шрайберу (Schreiber). В рамках рекламной кампании он был представлен как «клеймо высшей пробы», призванное символизировать надёжность и экономичность.

В течение последующих пяти лет Генри Форд руководил общим развитием и программой производства. За это время было использовано 19 букв алфавита - от Model А до Model S. Часть из этих моделей так и осталась на уровне экспериментальных, не дойдя до конечного потребителя.

В 1908 году Генри Форд воплотил в жизнь свою мечту, выпустив Модель T. «Жестяная Лиззи» (Tin Lizzy), как её ласково называли американцы, стала самым известным автомобилем за всю историю автоиндустрии.

Её базовая цена составляла 260 долларов, и в течение всего одного года было продано около 11 тысяч таких машин. Именно появление Модели Т ознаменовало наступление новой эры в развитии личного транспорта.

Автомобилем Форда было просто управлять, он не требовал сложного технического обслуживания и мог проехать даже по сельским дорогам.

С этого момента автомобиль становится предметом массового производства, спрос на который постоянно растёт.

В это же время на базе Model Т создаются машины для различных служб: пикапы, автомобили для доставки мелких грузов, скорой помощи, автофургоны и небольшие автобусы. Ford T делался и в варианте военной скорой помощи. Чтобы удовлетворить растущие потребности покупателей, а также повысить производительность труда, Ford впервые внедряет на своих заводах конвейерное производство, при котором каждый рабочий выполняет одну операцию, оставаясь на одном месте. В результате нововведения каждые 10 секунд с конвейера сходила ещё одна Model Т, а двигающийся конвейер стал новым, значительным этапом индустриальной революции.

В 1919 году Генри Форд и его сын Эдсел (Adsel Ford) выкупили акции предприятия у других акционеров за 105 568 858 долларов и стали единственными владельцами фирмы. В том же году Эдсел унаследовал от отца пост президента компании, который он и занимал до своей смерти в 1943 году. После скоропостижной кончины сына Генри Форду вновь пришлось встать у руля компании.

Фото 3 - Модель A

Выпущенная в 1927 году, стала первым автомобилем компании Ford с овальной эмблемой на решётке радиатора. До самого конца 50-х годов большинство автомобилей Ford выпускалось с хорошо известным в наши дни тёмно-синим значком. Хотя овальный значок был утверждён в качестве официальной эмблемы Ford, он не ставился на автомобили до середины 70-х годов.

Стремительный темп жизни постоянно требовал наращивания мощностей и внедрения уникальных технологий. Развиваясь в ритме времени, Ford Motor Company была готова показать свои последние достижения.

1 апреля 1932 года компания представила общественности V-образный 8-цилиндровый двигатель. Ford стал первой компанией, которой удалось выпустить монолитный 8-цилиндровый блок. Автомобили с таким двигателем надолго стали фаворитами практичных американцев. Ford Fordor Deluxe в своё время был очень популярен

Уже в 1934 году на сельских фермах и на улицах крупных городов появились грузовые автомобили Ford, оснащённые полностью доработанным двигателем.

В это время всё актуальнее становится проблема безопасности автомобиля. Генри Форд не оставляет без внимания и эту тему. На его заводах впервые начинают применять безопасные стёкла, ведётся постоянная работа по снижению риска для человеческой жизни - забота о человеке всегда была и остаётся самым важным аспектом общей политики компании. Автолюбители и рядовые граждане щедро платят за такую заботу своей приверженностью и любовью к Ford.

Знаменитая марка завоевывает популярность не только в Америке, но и по всему миру. В этот период Ford имеет огромную сеть заводов и магазинов по всей Америке, открывает филиалы в Европе и России. Тысячи автомобилей находят своих хозяев по всему миру. Марка становится подлинно народной. В сентябре 1945 года Генри Форд передал полномочия своему старшему внуку - Генри Форду II. В мае 1946 года Генри Форд-старший был удостоен почётной премии за заслуги перед автопромышленностью, а в конце этого же года Американский институт нефти (American Petroleum Institute) вручил ему золотую медаль за заслуги перед обществом. Культовый Ford F-100 подсадил бесчисленное количество американцев на любовь к пикапам, которая не угасает и по сей день.

Генри Форд умер в возрасте 83 лет у себя дома в Дирборне 7 апреля 1947 года. Таким образом, завершилась целая эпоха в истории компании Ford Motor, которая несмотря на кончину своего основателя продолжала активно развиваться.

Но внук достойно продолжает дело своего деда. 8 июня 1948 года новая модель Ford 1949 года была торжественно представлена на выставке в Нью-Йорке. Основные её особенности - гладкие боковые панели, независимая передняя подвеска и открывающиеся задние боковые стёкла.

Интеграция кузова и крыльев явилась новинкой, установившей стандарт автомобильного дизайна. В 1949 году Ford продал около миллиона таких автомобилей, достигнув самого высокого объёма продаж за период с 1929 года.

С огромной скоростью растут и прибыли компании. Это привело к увеличению производственных сооружений: новые производственные и сборочные заводы, испытательные полигоны, инженерно-исследовательские лаборатории.

Фото 4 - Легендарный Ford Thunderbird - один из самых шикарных спортивных автомобилей тех лет

Осваиваются новые виды деятельности: финансовый бизнес - Ford Motor Company, страхование - American Road Insurance Company, автоматическая замена запчастей - Ford Parts and Service Division, электроника, компьютеры, космические технологии и многое другое.

И, наконец, в январе 1956 года Ford Motor Company стала откытым акционерным обществом. В настоящее время у компании около 700 000 акционеров.

Центром внимания в 60-е годы становится молодёжь. В соответствии с настроениями в обществе, Форд быстро переориентирует своё производство на создание недорогих спортивных автомобилей, предназначенных молодому покупателю.

Именно тогда, в 1964 году, на суд публике впервые представляется Mustang. Важнейшей особенностью новинки было использование нового двигателя, в котором совмещались два агрегата - трансмиссия и ведущий мост. Выгодно отличал её и внешний вид - оригинальное сочетание всех современных тенденций дизайна 50-60 годов.

Фото 5 - Названный в честь боевого самолёта P-51, Ford Mustang

Он стал настоящим хитом и прародителем целого класса спортивных автомобилей.

Такого острого интереса, какой вызвал этот автомобиль, не наблюдалось со времен Модели А. В первые же сто дней было продано сто тысяч четырёхместных автомобилей Mustang. Прибыли компании превзошли все ожидаемые результаты.

Воодушевлённые успехом специалисты Ford продолжают разрабатывать оригинальный дизайн, используя при этом самые новаторские тенденции и разработки автомобилестроения. Их работа воплотилась в моделях типа Corina и в фургоне Transit.

Но не только прибыль волновала сотрудников и руководство Ford Motor Company. Продолжается борьба за безопасность езды.



Фото 6 - Ford GT40

Выигрывал 24-часовую гонку в Ле-Мане 4 раза, прервав гегемонию болидов Ferrari. Так, в 1970 году Форд становится первым из серийных производителей, который внедрил передние дисковые тормоза.

С 1976 года легендарная овальная эмблема Форд с синим фоном и серебряными буквами ставится абсолютно на все автомобили компании, чтобы в любой стране мира можно было с лёгкостью узнать продукцию Ford.

Фото 7 - Ford Taurus

Он был признан «автомобилем года» в США и стал бестселлером. Условия жёсткой конкуренции, особенно обострившейся в этот период, побуждают специалистов Ford внедрять новые технологии и в других областях - особое внимание уделяется экономии топлива. Целью дизайнеров становится создание лидера мирового класса в среднем и представительском сегментах рынка. В результате появились Ford Taurus и Mercury Sebale.

Необходимо отметить, что Taurus создавался как автомобиль, каждая деталь которого доведена до совершенства. Усилия принесли свои плоды - Taurus был признан автомобилем 1986 года, а через год стал бестселлером в Америке.

Фото 8 - Ford Mondeo

Со временем стал заменой Ford Scorpio, хотя поначалу и уступал ему в размерах.

Следующими новинками Ford явились Mondeo, а также видоизменённый Mustang. Премьерами 1994 года также были Ford Espire и микроавтобус Windstar.

Затем Северная Америка увидела усовершенствованные Ford Taurus и Mercury Tracer, продемонстрировавшие первые большие изменения в дизайне автомобилей, которые появились на рынке в конце 80-х годов. В Европе были также представлены видоизменённый пикап F-серии, новая Fiesta и минивэны Galaxy.



Фото 9 - Ford Galaxy

Построен на одной платформе с Volkswagen Sharan и Seat Alkhambra, да и внешние отличия можно пересчитать по пальцам. Основной целью компании становится постоянное усовершенствование своей продукции при снижении затрат на производство. Результатами стали мировые автомобили.

В настоящий момент по всему миру продаётся более 70 различных моделей машин, произведённых под марками Ford, Lincoln, Mercury, и Aston Martin. У Ford есть также доля акций в компаниях Mazda Motor Corporation и Kia Motors Corporation.

Фото 10 - Ford Focus

Сменивший на конвейере модель Escort, обрёл бешеную популярность ещё до старта производства, заставляя российских граждан выстаивать в годичных очередях.

9 июля 2002 года в городе Всеволжск Ленинградской области официально открыт новый завод Ford Motor Company полного производственного цикла.

2. Конструкции рулевого управления

2.1 Назначение и типы

Рулевым управлением называется совокупность устройств, осуществляющих поворот управляемых колес автомобиля. Оно служит для изменения и поддержания направления движения автомобиля и в значительной степени обеспечивает безопасность его движения.

На автомобилях направление движения изменяют поворотом передних колес различными типами рулевых управлений (Таблица 1).

Таблица 1 - Типы рулевых управлений

Рулевые управления
По расположению	По конструкции
1	2
Левые	Без усилителя
Правые	С усилителем

Применение рулевого управления различной конструкции зависит от типа и назначения автомобиля:

а) рулевое управление без усилителя обычно устанавливают на легковых автомобилях особо малого и малого классов и грузовых автомобилях малой грузоподъемности;

б) Рулевое управление с усилителем применяют на других автомобилях. При этом значительно облегчается их управление, улучшается маневренность и повышается безопасность движения.

Рулевое управление автомобиля состоит из рулевого механизма и рулевого привода.

В рулевой механизм входят рулевое колесо, рулевой вал и рулевая передача, которая определяет тип рулевого механизма.

В рулевой привод входят рулевая сошка, рулевые тяги, рычаги маятниковый и поворотный цапф, а также рулевой усилитель, устанавливаемый на ряде автомобилей. При этом рулевые тяги и рычаги поворотных цапф образуют рулевую трапецию, которая определяет тип рулевого привода.

Конструкция рулевого управления во многом зависит от типа подвески передних колес автомобиля.

При независимой подвеске передних управляемых колес, которая применяется на всех легковых автомобилях, в рулевое управление без усилителя (рис. 2.1, а) входят рулевое колесо 1, рулевой вал 2, рулевая передача (механизм) 3, рулевая сошка 7, средняя рулевая тяга 8, маятниковый рычаг 9, боковые рулевые тяги 6 и 10, рычаги 5 и 11 поворотных цапф.

При вращении рулевого колеса 1 усилие от него на поворотные цапфы 4 и 12 передних колес передается через вал 2, рулевую передачу 3, сошку 7, среднюю 8 и боковые тяги 6 и 10, рычаги 5 и 11. В результате осуществляется поворот управляемых колес автомобиля.

При зависимой подвеске передних колес (рис. 2.1, б) рулевое управление без усилителя включает в себя рулевое колесо 1, рулевой вал 2, рулевую передачу 3, рулевую сошку 7, продольную рулевую тягу 13, поворотный рычаг 14, рычаги 5 и 11 поворотных цапф и поперечную рулевую тягу 15. При вращении рулевого колеса 1 вместе с ним вращается вал 2. Усилие от вала через рулевой механизм 3 передается на сошку 7, которая через продольную тягу 13 перемещает рычаг 14 с поворотной цапфой 4 левого колеса. Одновременно через рычаги 5 и 11 и поперечную тягу 15 поворачивается цапфа 12 правого колеса.



Рис. 1 - Рулевые управления при независимой (а) и зависимой (б) подвесках управляемых колес: 1-рулевое колесо; 2-вал; 3-рулевая передача; 4 и 12-цапфы; 5, 9, 11, и 14-рычаги; 7-сошка; 6, 8, 10, 13, и 15-тяги

2.2 Рулевой механизм и его типы

Рулевым называется механизм, преобразующий вращение рулевого колеса в поступательное перемещение рулевого привода, вызывающее поворот управляемых колес.

Увеличение усилия, прилагаемого к рулевому колесу, происходит за счет передаточного числа рулевого механизма. Передаточное число рулевого механизма - это отношение угла поворота рулевого колеса к углу поворота вала рулевой сошки. В зависимости от типа автомобиля оно составляет 15…20 у легковых автомобилей и 20…25 у грузовых автомобилей и автобусов. Такие передаточные числа за 1…2 полных оборота рулевого колеса обеспечивают поворот управляемых колес автомобилей на максимальные углы (35..45 0).

На автомобилях применяются различные типы рулевых механизмов (Таблица 2).

Червячные рулевые механизмы применяются на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Наибольшее распространение имеют червячно-роликовые рулевые механизмы (рис. 2.2, а) состоящие из червяка и ролика. Червяк 1 имеет форму глобоида - его диаметр в средней части меньше, чем по концам.

Таблица 2 - Типы рулевых механизмов

Рулевой механизм
Червячный	Винтовой	Зубчатый
1	2	3
Червячно-роликовый	Винторычажный	Шестеренчатый
Червячно-секторный	Винтореечный	Реечный

Такая форма обеспечивает надежное зацепление червяка с роликом 3 при повороте рулевого колеса на большие углы. Ролики могут быть двух- или трехгребневыми. Двухгребневые ролики применяются в рулевых механизмах легковых автомобилей, трехгребневые - грузовых автомобилей и автобусов. При вращении червяка 1, закрепленного на рулевом валу 2, момент от червяка передается ролику 3, который установлен на подшипнике на оси, размещенной в пазу вала 4 рулевой сошки.

Червячно-роликовые рулевые механизмы имеют небольшие размеры, надежны в работе и просты в обслуживании. Их КПД достаточно высокий (0.85 при передачи усилий от рулевого колеса на управляемые колеса и 0.7 - от управляемых колес к рулевому колесу), поэтому усилия водителя, затрачиваемые на преодоление трения в рулевом механизме, невелики.

Менее распространенны червячно-секторные рулевые механизмы - только на грузовых автомобилях. Механизм состоит из цилиндрического червяка и бокового сектора со спиральными зубьями, которые воспринимают небольшое давление при передаче больших усилий, Однако КПД механизма низкий (0.7 и 0.5 при передаче усилия соответственно от рулевого колеса и обратно).

Рис. 2 - Рулевые механизмы: а - червячно-роликовый; б - винтореечный; в - реечный; 1-червяк; 2, 4 и 9-валы; 3-ролик; 5-винт; 6-гайка; 7-шарик; 8-сектор; 10-шестерня; 11-рейка

Винтовые рулевые механизмы используют на тяжелых грузовых автомобилях.

Винтореечный рулевой механизм (рис. 2, б) включает в себя винт 5, шариковую гайку-рейку 6 и сектор 8, изготовленный вместе с валом 9 рулевой сошки. В механизме вращение винта 5 преобразуется в поступательное перемещение гайки 6, на которой нарезана рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором 8 вала рулевой сошки. Для уменьшения трения и повышения износостойкости соединение винта с гайкой осуществляется через шарики 7.

КПД винтореечного механизма в обоих направлениях почти одинаков и достаточно высок (0.8…0.85), поэтому при таком механизме применяют гидроусилитель руля, который воспринимает толчки и удары, передаваемые на рулевое колесо от неровностей дороги.

Винторычажные рулевые механизмы в настоящее время применяют редко, так как они имеют низкий КПД и значительный износ, который невозможно компенсировать регулированием.

Зубчатые рулевые механизмы используют в основном на легковых автомобилях малого и среднего классов. Шестеренные рулевые механизмы (с цилиндрическими или коническими шестернями) применяют редко.

В реечном рулевом механизме (рис. 2, в) вращение шестерни 10, закрепленной на рулевом валу, вызывает перемещение рейки 11, которая выполняет роль поперечной рулевой тяги.

Реечный рулевой механизм прост по конструкции, компактен, имеет наименьшую стоимость по сравнению с рулевыми механизмами других типов. КПД механизма очень высок (0.9…0.95), приблизительно одинаков в обоих направлениях.

Из-за большого значения обратного КПД реечные рулевые механизмы без усилителя или с ним устанавливают на легковых автомобилях особо малого и малого классов, так как только на этих автомобилях они способны поглощать толчки и удары, которые передаются от дорожных неровностей на рулевое колесо. На легковых автомобилях более высокого класса с реечным рулевым механизмом применяют гидроусилитель или электроусилитель руля, поглощающий толчки и удары со стороны дороги.

2.3 Рулевой привод

Рулевым приводом называется система тяг и рычагов, осуществляющая связь управляемых колес автомобиля с рулевым механизмом. Он служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и обеспечения их правильного поворота.

На автомобилях применяют различные типы рулевых приводов (Таблица 3.).

Основной частью рулевого привода является рулевая трапеция.

Рулевой называется трапеция (см. рис. 1, а), образованная поперечными рулевыми тягами, рычагами поворотных цапф и осью управляемых колес. Одним основанием трапеции является ось колес, другим - поперечные тяги 6, 8 и 10, а боковыми сторонами - рычаги 5 и 11 поворотных цапф. Рулевая трапеция служит для поворота управляемых колес на разные углы.

Внутреннее колесо (по отношению к центру поворота автомобиля) поворачивается на больший угол, чем наружное. Это необходимо для того, чтобы при повороте автомобиля колеса катились без бокового скольжения и с наименьшим сопротивлением. В противном случае ухудшается управляемость автомобиля, возрастают расход топлива и износ шин.

Таблица 3 - Типы рулевых приводов

Рулевой привод
По типу рулевой трапеции	По расположению рулевой трапеции
1	2
С неразрезной рулевой трапецией	С передней рулевой трапецией
С разрезной рулевой трапецией	С задней рулевой трапецией

Рулевая трапеция может быть передней или задней в зависимости от ее расположения перед осью передних управляемых колес (см. рис. 1, а) или за ней (см. рис. 1, б).

Применение рулевого привода с передней или задней рулевой трапецией зависит от компоновки автомобиля и его рулевого управления. При этом рулевой привод может быть с неразрезной или разрезной рулевой трапецией в зависимости от типа подвески.

Неразрезная рулевая трапеция имеет сплошную поперечную рулевую тягу, соединяющую управляемые колеса (см. рис. 1, б).

Такую трапецию применяют при зависимой подвеске передних управляемых колес на грузовых автомобилях и автобусах.

Разрезная рулевая трапеция имеет многозвенную поперечную рулевую тягу, соединяющую управляемые колеса (см. рис. 1, а). Ее используют при независимой подвеске управляемых колес на легковых автомобилях.

2.4 Рулевой усилитель

Рулевым усилителем называется механизм, создающий под давлением жидкости, сжатого воздуха или электрической энергии дополнительное усилие на рулевой привод, необходимое для поворота управляемых колес автомобиля. Он служит для облегчения управления автомобилем, повышения его маневренности и безопасности движения, а также смягчает толчки и удары дорожных неровностей, передаваемых от управляемых колес на рулевое колесо.

Усилитель значительно облегчает работу водителя. При его наличии водитель прикладывает к рулевому колесу усилие в 2…3 раза меньше, чем без усилителя, что особенно ощутимо при управлении грузовыми автомобилями средней и большой грузоподъемности и автобусами, когда требуется усилие до 400 Н и более. Это весьма существенно, так как из всей затрачиваемой водителем энергии на управление автомобилем до 50% приходится на рулевое управление. Кроме того, улучшается маневренность автомобиля с рулевым усилителем вследствие быстроты и точности его действия, повышается безопасность движения, потому что в случае резкого понижения давления воздуха в шине переднего управляемого колеса из-за ее прокола или разрыва усилитель помогает водителю удержать рулевое колесо в руках и сохранить направление движения автомобиля.

Однако наличие усилителя приводит к усложнению конструкции рулевого управления и повышению стоимости, увеличению износа шин, более сильному нагружению деталей рулевого привода и ухудшению стабилизации управляемых колес автомобиля. Кроме того, наличие усилителя на автомобиле требует, конечно, адаптации водителя.

На легковых автомобилях, грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности и на автобусах применяют пневматические, гидравлические и электрические усилители. Принцип их действия аналогичен, но в них используются разные рабочие вещества: в пневматических - сжатый воздух пневматической тормозной системы автомобиля, а в гидравлических - масло (турбинное, веретенное).

Пневматические усилители в настоящее время имеют ограниченное распространение - в основном на грузовых автомобилях большой грузоподъемности с пневматической тормозной системой. Пневматический усилитель включает в работу водитель и только в тяжелых дорожных условиях.

Такие усилители проще по конструкции, так как в них используется оборудование тормозной пневматической системы автомобиля, но имеют большие размеры, что связано с невысоким рабочим давлением (0.6…0.8 МПа), и значительное время срабатывания (в 5…10 раз большее, чем гидравлические усилители), что приводит к меньшей точности при управлении автомобилем в процессе поворота.

Наиболее широко распространенны гидравлические усилители - 90% всех автомобилей оборудованы усилителями этого типа. Они очень компактны, имеют малое время срабатывания (0.2…2.4. с) и работают при давлении 6…10 МПа, однако требуют тщательного ухода и особо надежных уплотнений, так как течь жидкости приводит к выходу их из строя.

Гидроусилитель (рис. 3) устроен и работает следующим образом.

Гидронасос (ГН) является источником питания, гидрораспределитель (ГР) - распределительным устройством, а гидроцилиндр (ГЦ) - исполнительным. Гидронасос, приводимый в действие от двигателя автомобиля, соединен нагнетательным 2 и сливным 3 маслопроводами с гидрораспределителем, который установлен на продольной рулевой тяге 6, прикрепленный к поворотному рычагу 7 управляемого колеса 5. Внутри корпуса гидрораспределителя находится золотник 1, связанный с рулевым механизмом (РМ). Золотник имеет три пояска, а корпус гидроусилителя - три окна. Внутри корпуса между поясками золотника образуются камеры а и б. Кроме того, в корпусе имеются еще две реактивные камеры - в и г, соединенные с камерами а и б осевыми каналами, выполненными в крайних поясках золотника. В реактивных камерах размещены предварительно сжатые центрирующие пружины 4.

Гидрораспределитель соединен маслопроводами 11 с гидроцилиндром, который установлен на несущей системе автомобиля. Поршень 10 гидроцилиндра через шток связан с поперечной рулевой тягой 9, соединенной с рычагом 8 поворотной цапфы управляемого колеса. Поршень делит внутренний объем гидроцилиндра на две полости А и В, которые соединены маслопроводами соответственно с камерами а и б гидрораспределителя. Обе полости гидроцилиндра, все камеры гидрораспределителя и маслопроводы заполнены маслом (турбинным или веретенным).

автомобиль ford рулевой привод гидроусилитель

Рис. 3 - Схема гидроусилителя: 1-золотник; 2, 3 и 11-маслопроводы; 4-пружина; 5-колесо; 6 и 9-тяги; 7 и 8-рычаги; 10-поршень; а…г-камеры; А и В-полости; Б - бачок; ГН - гидронасос; РМ - рулевой механизм; ГР - гидрораспределитель; ГЦ - гидроцилиндр

При прямолинейном движении автомобиля золотник 1 под действием центрирующих пружин 4 и давления масла в реактивных камерах в и г удерживается в нейтральном положении, при котором все три окна гидрораспределителя открыты. Масло поступает от гидронасоса через нагнетательный маслопровод 2 в камеры а и б гидрораспределителя, из них по сливному маслопроводу 3 в бачок Б и затем в гидронасос.

Давление масла, установившееся в камерах а и б, передается по маслопроводам 11 в полости А и В гидроцилиндра, где давление одинаково.

При повороте автомобиля усилие от рулевого механизма передается на золотник. После преодоления сопротивления центрирующих пружин 4 усилие перемещает золотник 1 из нейтрального положения на 1…2 мм в одну или другую сторону в зависимости от направления поворота автомобиля. Нагнетательный маслопровод через гидрораспределитель соединяется с одной из полостей гидроцилиндра, а другая его полость соединяется со сливным маслопроводом. Масло из гидронасоса по нагнетательному маслопроводу 2 поступает в гидрораспределитель, затем в гидроцилиндр и воздействует на поршень 10. Перемещающийся поршень через тягу 9 и рычаг 8 поворачивает управляемое колесо 5, а масло из гидроцилиндра по сливному маслопроводу 3 поступает в бачок Б и из него в гидронасос.

Одновременно из-за наличия связи через рычаг 7 и тягу 6 (обратная связь) корпус гидрораспределителя перемещается в ту же сторону, в которую был перемещен золотник. При этом давление масла в полостях А и В гидроцилиндра уравновешивается, и поворот управляемого колеса прекращается. Угол поворота управляемого колеса будет точно соответствовать углу поворота рулевого колеса - в этом заключается следящее действие гидроусилителя по перемещению. Таким образом, гидроусилитель следит за поворотом рулевого колеса. И если водитель останавливает рулевое колесо, то гидрораспределитель обеспечивает благодаря обратной связи фиксацию поршня гидроцилиндра в соответствующем положении. При этом дополнительная подача масла в гидроцилиндр прекращается.

С помощью обратной связи также происходит выключение гидроусилителя при возращении рулевого колеса в нейтральное положение, соответствующее прямолинейному движению автомобиля.

В случае увеличения сопротивления повороту управляемых колес автомобиля возрастает давление масла в одной из реактивных камер. Давление передается на золотник и от него через рулевой механизм РМ на рулевое колесо. При этом усилие для поворота рулевого колеса увеличивается пропорционально сопротивлению поворота управляемых колес.

Гидроусилители, применяемые на автомобилях, выполняются в основном в соответствии со следующими тремя вариантами:

- рулевой механизм, гидрораспределитель и гидроцилиндр находятся в агрегате, который называется гидрорулем; конструкция гидроруля сложная, но компактная, имеет малую длину маслопроводов, а следовательно небольшое время срабатывания;

- гидрораспределитель и гидроцилиндр расположены в одном агрегате отдельно от рулевого механизма - вариант менее сложный, чем гидроруль; для этого случая характерны более длинные маслопроводы и большее время срабатывания, но обеспечивается возможность использования рулевого механизма любого типа;

- рулевой механизм, гидрораспределитель и гидроцилиндр размещены раздельно; при таком варианте обеспечивается свободное расположение элементов гидроусилителя на автомобиле и возможно применение рулевого механизма любого типа, однако длина маслопроводов и время срабатывания возрастают.

В рулевых управлениях автомобилей применяют гидравлические, пневматические и электрические усилители. Среди них наибольшее распространение получили гидроусилители. Так, 90 % всех автомобилей с усилителями рулевого управления оборудованы гидравлическими усилителями. Гидроусилитель значительно облегчает работу водителя, который при его наличии прикладывает к рулевому колесу в 2 - 3 раза меньшее усилие, чем без гидроусилителя. Так, например, для поворота автомобиля средней и большой грузоподъемности и автобусов без рулевых усилителей требуется усилие водителя до 400 Н и более. Это очень существенно, так как из всей затрачиваемой водителем энергии на управление автомобилем 50 % приходится на рулевое управление. Кроме того, гидроусилитель смягчает толчки и удары от дорожных неровностей, передаваемые от управляемых колес на рулевое колесо. Гидроусилитель также повышает безопасность движения при повреждении шин управляемых колес (прокол, разрыв и т.п.) и маневренность автомобиля. Маневренность автомобиля возрастает при быстром и точном действии гидроусилителя. Так, время срабатывания гидроусилителей составляет 0,2…2,4 с (у пневмоусилителей оно в 5 - 10 раз больше). Это приводит к высокой точности при управлении автомобилем в процессе поворота на закруглениях дорог.

Размещено на Allbest.ru