1. Призначення кермового керування
Зміна напрямку руху автомобіля здійснюється поворотом щодо його поздовжньої осі керованих коліс, якими, як правило, є передні колеса.
Внаслідок повороту керованих коліс вектор швидкості кожного з них, паралельний до поздовжньої осі автомобіля, перестає збігатися з площиною обертання коліс. В результаті контакту коліс з дорогою виникають бічні сили, перпендикулярні площині обертання коліс. Ці бічні сили змушують керовані колеса та автомобіль загалом відхилятися від прямолінійного руху та здійснювати поворот.
Рульове управління забезпечує необхідний напрямок руху автомобіля шляхом роздільного та узгодженого повороту його керованих коліс. Сукупність механізмів, що служать для повороту керованих коліс, називається кермовим керуванням.
Рульове керування служить для зміни напрямку руху автомобіля. При нерухомій передній осі зміна напрямку руху автомобіля здійснюється поворотом передніх керованих коліс.
Рульове управління складається з кермового колеса, з'єднаного валом з кермовим механізмом, і кермового приводу. Іноді в кермо включений підсилювач.
Рульовим механізмом називають сповільнювальну передачу, що перетворює обертання валу рульового колеса на обертання вала сошки. Цей механізм збільшує зусилля водія, що прикладається до кермового колеса, і полегшує його роботу.
Рульовим приводом називають систему тяг і важелів, що здійснює в сукупності з кермовим механізмом поворот автомобіля.
Для того, щоб при русі автомобіль здійснив поворот без бокового ковзання коліс, всі вони повинні котитися по дугах різної довжини, описаних з центру повороту "О" (рис.1). При цьому передні керовані колеса повинніповертатися на різні кути. Внутрішнє по відношенню до центру повороту колесо повертається на кут альфа-В, зовнішнє - на менший кут альфа-Н. Це забезпечується з'єднанням тяг та важелів рульового приводу у формі трапеції. Підставою трапеції служить балка переднього моста автомобіля, бічними сторонами є лівий та правий поворотні важелі, а вершину трапеції утворює поперечна тяга, яка з'єднується з важелями шарнірно. До важелів жорстко приєднані поворотні цапфи коліс.
Малюнок 1- Схема повороту автомобіля
де:1 -балка переднього моста автомобіля;2 і 4-поворотні важелі; 3-поперечна тяга; 5-поворотні цапфи коліс; 6-подовжня тяга.
2. Конструкція кермового управління
Розташування та взаємодія деталей рульового управління, що не має підсилювача, можна розглянути на схемі (рис.2.а). Тут кермовий механізм складається з кермового колеса, кермового валу і кермової передачі, утвореної зачепленням черв'ячної шестерні (черв'яка) із зубчастим стопором, на вал якого кріпиться сошка кермового приводу. Сошка і всі інші деталі рульового управління: поздовжня тяга, верхній важіль лівої поворотної цапфи, нижні важелі лівої та правої поворотних цапф, поперечна тяга становлять кермовий привід.
Поворот керованих коліс відбувається при обертанні кермового колеса, яке через вал передає обертання кермової передачі. При цьому черв'як передачі, що знаходиться в зачепленні з сектором, починає переміщувати сектор вгору або вниз за нарізкою. Вал сектора приходить у обертання і відхиляє сошку, яка своїм верхнім кінцем насаджена на частину валу сектора, що виступає. Відхилення сошки передається поздовжній тязі, яка переміщається вздовж осі. Поздовжня тяга пов'язана через верхній важіль з поворотною цапфою, томуїї переміщення викликає поворот лівої поворотної цапфи. Від неї зусилля повороту через нижні важелі та поперечну тягу передається правій цапфі. Таким чином відбувається поворот обох коліс.
Керовані колеса повертаються кермовим керуванням на обмежений кут, що дорівнює 28-35 °. Обмеження вводиться для того, щоб виключити при повороті зачіскання колесами деталей підвіски або кузова автомобіля.
Конструкція кермового управління дуже залежить від типу підвіски керованих коліс. При залежній підвісці передніх коліс у принципі зберігається схема кермового управління, наведена на (рис. 2. (а)), при незалежній підвісці (рис. 2. (б)) кермовий привід дещо ускладнюється.
Малюнок 2-Схеми кермового управління:
а) при залежній підвісці передніх коліс
де: 1-керманична передача; 2-кермовий вал; 3-рульове колесо; 4-поворотні цапфи; 5і 7-поворотні важелі; 6-поперечна тяга; 8-подовжня тяга; 9 - сошка;
б) при незалежній підвісці
де: 1-сошка; 2-поворотні важелі цапф; 3 і 6 - бічні тяги; 4-основна поперечна тяга; 5-маятниковий важіль.