Угол поворота руля без движения колес: Почему колеса при повороте руля поворачиваются на разный угол? – 403 — Доступ запрещён

Почему колеса при повороте руля поворачиваются на разный угол?

Если повернуть руль до упора, выйти из машины и посмотреть на нее спереди, можно заметить, что колеса повернуты под разными углами: одно вывернуто сильнее, чем другое. Но это не неисправность, а наоборот, точный инженерный расчет, который в этом году празднует свой юбилей – ему исполняется ровно 200 лет. Почему рулевое управление так спроектировано, и почему нельзя было бы сделать иначе?

Зачем колеса поворачиваются на разный угол?

Ответ на этот вопрос лежит на поверхности: представьте себе, что автомобиль движется по кругу по часовой стрелке – в этом случае окружность, по которой будет двигаться переднее правое колесо, будет меньше, чем окружность, описываемая левым. Соответственно, при постоянной скорости автомобиля колеса на одной оси будут вращаться с разной скоростью. Если бы колеса были повернуты на одинаковый угол, то внутреннее колесо, стремясь двигаться так же, как наружное, постоянно проскальзывало бы и вызывало проскальзывание наружного – при этом поведение автомобиля в повороте было бы непредсказуемым, а износ шин – катастрофическим. Наглядно это можно видеть на многоосных тележках грузовиков и прицепов: не поворачивающиеся колеса в повороте движутся с проскальзыванием, и шины изнашиваются быстро и неравномерно. Соответственно, для решения этих проблем и обеспечения правильного движения управляемых колес по их траектории они и поворачиваются на разные углы.

Как рассчитана геометрия движения колес?

Сама проблема проскальзывания внутреннего колеса в повороте была актуальна задолго до массового распространения автомобилей – ведь те же проблемы были и у конных повозок. Собственно, именно на конной повозке рулевое управление, решающее эту проблему, и дебютировало: в 1817 году его изобрел Георг Ланкеншпергер, а в 1918 году запатентовал в Англии его агент Рудольф Аккерман. С тех пор принцип поворота управляющих колес на разные углы в повороте так и называется – принцип Аккермана.

Чтобы обеспечить нужные углы поворота колес, геометрия рулевой трапеции рассчитывается по единой условной схеме. В ней поперечная рулевая тяга короче управляющей оси и смещена за нее, а поворотные рулевые рычаги лежат на линии между осью поворота передних колес и центром задней оси автомобиля. Для того, чтобы проще было понять это сложное на первый взгляд объяснение, достаточно взглянуть на простую схему ниже.

Соответственно, при повороте колес в такой схеме они оказываются повернуты на разные углы – внутреннее поворачивается больше, а наружное меньше. При этом центры окружностей, по которым движутся колеса, совпадают, а радиус окружности для наружного колеса — это фактически радиус разворота автомобиля «от бордюра до бордюра» с поправкой на ширину шины.

Стоит отметить, что изображение выше – схематическое, и рулевое управление автомобиля, разумеется, сложнее, чем то, что изображено на схеме. Однако общая геометрия справедлива для всех «гражданских» автомобилей.

В автоспорте подход может меняться: к примеру, на некоторых гоночных автомобилях ситуация с углами поворота колес может быть даже обратной для компенсации бокового увода колеса в скоростных поворотах, а в дрифте передние колеса стараются сделать параллельными даже в поворотах, чтобы снизить износ передних шин при постоянном движении в управляемом заносе. Но это – крайности, не актуальные для обычных серийных машин.

Кстати, в самом начале мы не зря упомянули не только разные пути, которые проходят в повороте колеса, но и разные скорости их вращения. Для того, чтобы обеспечить возможность вращения колес на одной оси с разными скоростями, как мы уже рассказывали, нужен 

дифференциал.

«КУДА НАПРАВЛЕНЫ КОЛЕСА»

Чтобы точно регулировать траекторию движения, но самое главное, надежно управлять автомобилем при его сносе и заносе, необходимо всегда знать, куда направлены управляемые колеса.
Поворачивая «баранку», водитель, с помощью рулевого управления, поворачивает колеса. Для точного управления автомобилем, особенно в нештатных ситуациях, необходимо знать, куда и насколько повернуты колеса. В теории управления эта информация называется «обратной связью». Для сохранения обратной связи о положении управляемых колес необходимо не перебирать руль руками, как советуют в руководствах по обучению вождению автомобиля, а сохранять контакт с постоянными точками на ободе рулевого колеса, поворачивая его на максимально— возможный угол двумя руками. Это можно сделать при повороте руля на угол до 180°. Чтобы сохранить обратную связь при повороте рулевого колеса на большие углы, когда необходимо перехватывать его руками, применяется определенная техника руления.

Кинограмма поворота руля из нейтрального положения на 360° влево, вправо и возврат его обратно приведена на рисунке. Как можно видеть из представленной кинограммы, суть такой техники руления заключается в том, что одна рука, контролирующая положение руля, остается на месте. При повороте налево контролирующей является
правая, а при повороте направо — левая рука. Перехватывает руль при повороте налево левая, а направо -правая рука соответственно. Контролирующая рука остается на своем месте и при возврате руля. Смена контролирующей руки происходит при прохождении рулевого колеса через нейтральное положение.
Рассмотрим описанную технику руления более подробно. Исходное положение руля соответствует прямолинейному движению. Конструкция изображенного руля является оптимальной, так как верхняя спица расположена наиболее удобно. Большие пальцы в этом случае становятся крючками, на которых «висят» руки, что позволяет удерживать обод с минимальным усилием обжатия его пальцами. Горизонтальное положение спицы обеспечивает не только правильное положение рук на руле, но также создает наилучшие условия для считывания показаний приборов.
Как видно из рисунка, рулевое колесо необходимо поворачивать двумя руками, не перехватывая, на максимально возможный угол, как это показано на кадрах 1 и 2. Для дальнейшего его поворота необходимо перехватить обод левой рукой, как показано на кадрах 3 и 4. Правая рука при этом остается на месте. Но для этого необходимо «провернуть» ее относительно точки контакта ладони с ободом. Чтобы выполнить этот элемент, большой палец в кадре 2 «вышел» на наружную сторону обода. В этот момент, когда переносится левая рука (кадры 3 и 4), четыре пальца правой охватывают обод и продолжают его вращать. И как только левая рука охватит обод (кадры 4 и 5), пальцы правой «раскрываются» и ладонь упирается в обод руля. После этого ее можно провернуть относительно точки контакта и вновь охватить обод (кадры 5 и 6). При этом положение рук на руле вернется к исходному. При необходимости совершить следующий оборот все повторяется.

 


При возврате руля в нейтральное положение контролирующая рука остается на месте. Для этого ее пальцы раскрываются и, упираясь ладонью в обод руля, ее можно провернуть относительно обода, как показано на кадрах 7 и 8. При скрещивании рук (кадр 8) левая рука переносится на свое место (кадры 9, 10). После этого руль двумя руками возвращается в исходное положение (кадры 10, 11). Если необходимо сразу же начать поворот рулевого колеса направо (что имеет место при стабилизации заноса), происходит смена ведущей руки. Именно благодаря этому возможно всегда знать направление поворота колес. Действия руками при этом будут симметричны по отношению к повороту руля налево, как это показано на рисунке.

Вращение рулевого колеса двумя руками обеспечивает наибольшую точность и скорость выполнения этой операции, а сохранение обратной связи позволяет правильно и быстро корректировать неизбежные ошибки. Вращение руля двумя руками позволяет точно дозировать его движение при небольших углах поворота, для этого руки должны работать в противофазе: левая рука тянет влево, правая направо. Вращение происходит в сторону руки, создающей большее усилие. Дозируя разность усилий, можно поворачивать руль на очень маленькие углы. Необходимость в этом возникает, прежде всего, на скользкой дороге.

Говоря о технике руления нельзя не отметить очень распространенную ошибку: беспричинное вращение руля при движении по прямой. Нужно поворачивать руль только тогда, когда в этом действительно есть необходимость. В противном случае возникают высокочастотные траекторные колебания. На дороге с высоким коэффициентом сцепления это приводит к повышенному износу шин и увеличению расхода топлива. На дороге с низким коэффициентом сцепления это может привести к заносу автомобиля.
Нельзя не заметить, что реализовать описанную технику руления возможно только в том случае, когда водитель находится в оптимальной позе. Типичная ошибка, не позволяющая освоить эту технику, состоит в том, что водитель сидит близко к рулевому колесу с согнутыми в локтях руками. В этом случае при повороте налево в живот упрется локоть левой, направо — правой руки.
Гонки предъявляют наиболее жесткие требования к точности руления. Планы из автомобиля во время репортажей с гонок Формулы—1, предоставляют возможность наблюдать описанную технику руления. То, что пилотам Ф—1 не приходится перехватывать рулевое колесо, связано со значительно меньшим передаточным отношением рулевого управления у гоночных автомобилей по сравнению с автомобилями, которые участвуют в дорожном движении.
В нештатных ситуациях описанная техника руления является одним из элементов мастерства, позволяющим использовать свой последний шанс на сто процентов. Чтобы его реализовать, действия с рулем должны выполняться на уровне автоматизма. А добиться этого можно только путем многократного повторения нужного приема. Примером в этом отношении являются артисты балета. И начинающий артист и звезда сцены начинают свой день с повторения стандартных движений у балетного станка. Для водителя «станком» является езда по дорогам общего пользования, а каждый поворот руля упражнением. Если придерживаться этого правила, то в нужный момент выработанный автоматизм срабатывает. На основании собственного опыта могу сказать, что за почти сорок лет, прошедших с того момента, как я начал осваивать такую технику руления, в трех-четырех ситуациях это спасло меня от ДТП. Но было бы еще лучше, если бы такие ситуации не возникали.

<<О.В. Майборода «Уроки вождения»>>

Устройство автомобиля. Принцип работы рулевого механизма

Существует несколько типов рулевого механизма Вам известно, что при повороте руля поворачиваются колеса автомобиля. Но между поворотом руля и поворотом колес происходят определенные действия.

В этой статье мы рассмотрим особенности двух наиболее распространенных типов рулевого механизма: реечный рулевой механизм и рулевой механизм с шариковой гайкой. Также мы расскажем о рулевом управлении с гидроусилителем и узнаем об интересных технологиях развития систем рулевого управления, позволяющих сократить расход топлива. Но, прежде всего, мы рассмотрим, как происходит поворот. Не все так просто, как может показаться.

Поворот автомобиля

Возможно, Вы удивитесь, узнав, что при повороте колеса на передней оси проходят по различной траектории.

Для обеспечения плавного поворота, каждое колесо должно описать разную окружность. В связи с тем, что внутреннее колесо описывает колесо меньшего радиуса, оно совершает более крутой поворот, чем внешнее. Если провести перпендикуляр к каждому колесу, линии будут пересекаться в центральной точке поворота. Геометрия поворота заставляет внутреннее колесо поворачиваться сильнее, чем внешнее.

Существует несколько типов рулевого механизма. Наиболее распространенными являются реечный рулевой механизм и рулевой механизм с шариковой гайкой.

Реечный рулевой механизм

Реечный рулевой механизм широко используется в легковых автомобилях, грузовиках малой грузоподъемности и внедорожниках. Фактически, этот механизм довольно прост. Реечные шестерни расположены в металлической трубке, с каждой стороны которой выступает рейка. Рулевой наконечник соединяется с каждой стороной рейки.

Ведущая шестерня сопряжена с валом рулевого механизма. Когда Вы поворачиваете руль, шестерня начинает вращаться и приводит рейку в движение. Рулевой наконечник на конце рейки соединяется с рулевой сошкой на шпинделе (см. рисунок).

Функции зубчатой рейки с шестерней заключаются в следующем:

  • Она преобразует вращательное движение рулевого колеса в прямолинейное движение, необходимое для поворота колес.
  • Она обеспечивает передаточное отношение для облегчения поворота колес.

Большинство автомобилей устроены так, что потребуется от трех до четырех полных оборотов руля, чтобы развернуть колеса от упора до упора.

Передаточное отношение рулевого механизма — это отношение градуса поворота руля к градусу поворота колес. Например, если один полный оборот руля (360 градусов) поворачивает колесо на 20 градусов, тогда передаточное отношение рулевого механизма составляет 18:1 (360 разделить на 20). Чем выше отношение, тем больше градус поворота руля. При этом, чем выше отношение, тем меньше усилий требуется приложить.

Как правило, у легких спортивных автомобилей передаточное отношение рулевого механизма ниже, чем у крупных автомобилей и грузовиков. При низком передаточном отношении у рулевого механизма более быстрый отклик, поэтому Вам не нужно с усилием крутить руль чтобы выполнить поворот. Чем меньше автомобиль, тем меньше его масса, и, даже при низком передаточном отношении, не требует прилагать дополнительное усилие для поворота.

Также существуют автомобили с переменным передаточным отношением рулевого механизма. В этом случае у зубчатой рейки с шестерней разный шаг зубьев (число зубьев на дюйм) в центре и по бокам. В результате, автомобиль реагирует на поворот руля быстрее (рейка расположена ближе к центру), а также снижается усилие при повороте руля до упора.

Реечный рулевой механизм с усилителем

При наличии реечного рулевого механизма с усилителем, рейка имеет немного другую конструкцию. Часть рейки включает цилиндр с поршнем посередине. Поршень соединен с рейкой. С обеих сторон поршня имеются два отверстия. Подача жидкости под высоким давлением на одну из сторон поршня приводит поршень в движение, он поворачивает рейку, обеспечивая усиление рулевого механизма.

Далее в статье мы рассмотрим компоненты усилителя. Но прежде мы расскажем о другом типе рулевого механизма.

Рулевой механизм с шариковой гайкой

Рулевой механизм с шариковой гайкой можно встретить на многих грузовиках и внедорожниках. Данная система немного отличается от реечного механизма.

Рулевой механизм с шариковой гайкой включает червячную передачу. Условно червячную передачу можно разделить на две части. Первая часть представляет собой металлически блок с резьбовым отверстием. Данный блок имеет зубья с наружной стороны, которые сопрягаются с шестерней, которая приводит в движение рулевую сошку (см. рисунок). Рулевое колесо соединено с резьбовым стержнем, похожим на болт, установленным в резьбовое отверстие блока. Когда рулевое колесо вращается, болт поворачивается вместе с ним. Вместо того, чтобы вкручиваться в блок, как обычные болты, этот болт закреплен так, что, когда он вращается, он приводит в движение блок, который, в свою очередь, приводит в движение червячную передачу.

Болт не соприкасается резьбой с блоком, поскольку она заполнена шарикоподшипниками, циркулирующими по механизму. Шариковые подшипники используются для двух целей: Они снижают трение и износ передачи, а также снижают загрязнение механизма. Если в рулевом механизме не будет шариков, на какое-то время зубья не будут соприкасаться друг с другом и Вы почувствуете что руль потерял жесткость.

Гидроусилитель в рулевом механизме с шариковой гайкой функционирует точно так же, как и в реечном рулевом механизме. Усиление обеспечивается подачей жидкости под высоким давлением на одну из сторон блока.

Далее мы рассмотрим компоненты гидроусилителя.

Гидроусилитель руля


Помимо самого рулевого механизма, гидроусилитель включает несколько основных компонентов.

Насос

Пластинчатый насос снабжает рулевой механизм гидравлической энергией (см. рисунок). Двигатель приводит насос в действие при помощи ремня и шкива. Насос включает утапливаемые лопатки, вращающиеся в камере овальной формы.

При вращении лопатки выталкивают гидравлическую жидкость низкого давления из обратной магистрали в выпускное отверстие под высоким давлением. Сила потока зависит от количества оборотов двигателя автомобиля. Конструкция насоса обеспечивает необходимый напор даже на холостых оборотах. В результате, насос перемещает большее количество жидкости при работе двигателя на более высоких оборотах.

Насос имеет предохранительный клапан, обеспечивающий надлежащее давление, что особенно важно при высоких оборотах двигателя, когда подается большой объем жидкости.

Поворотный клапан

Гидроусилитель должен помогать водителю только при приложении силы к рулевому колесу (при повороте). При отсутствии усилия (например, при движении по прямой), система не должна обеспечивать помощь. Устройство, определяющее приложение силы к рулевому колесу, называется поворотный клапан.

Основным компонентом поворотного клапана является торсион. Торсион представляет собой тонкий металлический стержень, который поворачивается под действием крутящего момента. Верхний конец торсиона соединен с рулевым колесом, а нижний с шестерней или червячной передачей (которая поворачивает колеса), при этом крутящий момент торсиона равен крутящему моменту, прилагаемого водителем для поворота колес. Чем выше прилагаемый крутящий момент, тем больше поворот торсиона. Входная часть вала рулевого механизма формирует внутреннюю часть поворотного клапана. Также он соединен с верхней частью торсиона. Нижняя часть торсиона соединена с внешней частью поворотного клапана. Торсион также вращает шестерню рулевого механизма, соединяясь с ведущей шестерней или червячной передачей, в зависимости от типа рулевого механизма.

При повороте торсион вращает внутреннюю часть поворотного клапана, внешняя часть при этом остается неподвижной. В связи с тем, что внутренняя часть клапана также соединена с рулевым валом (и, следовательно, с рулевым колесом), количество оборотов внутренней части клапана зависит от крутящего момента, прилагаемого водителем.

Когда руль неподвижен, обе гидравлические трубки обеспечивают равное значение давления на шестерню. Но при повороте клапана каналы открываются для подачи жидкости под высоким давлением к соответствующей трубке.

Практика показала не самую высокую эффективность такого типа усилителя рулевого управления.

Инновационные усилители руля

В связи с тем, что насос рулевого механизма с гидроусилителем на большинстве автомобилей непрерывно перекачивает жидкость, он расходует мощность и топливо. Логично рассчитывать на ряд нововведений, которые позволят повысить экономию топлива. Одной из самых удачных идей является система с компьютерным управлением. Эта система полностью исключает механическую связь между рулевым колесом и рулевым механизмом, заменяя ее электронной системой управления.

Фактически руль работает так же, как руль для компьютерных игр. Руль будет оснащен датчиками для подачи автомобилю сигналов о направлении движения колес и моторами, обеспечивающими отклик на действия автомобиля. Выходные данные таких датчиков будут использоваться для управления рулевым механизмом с электроприводом. В этом случае устраняется необходимость наличия рулевого вала, что увеличивает свободное пространство в моторном отсеке.

General Motors представила концепт-кар Hy-wire, на котором уже установлена такая система. Отличительной особенностью такой системы с электронным управлением от GM является то, что Вы можете сами настроить управляемость автомобиля с помощью нового компьютерного программного обеспечения без замены механических компонентов. В автомобилях с электронным управлением будущего Вы сможете подстроить систему контроля под себя нажатием лишь нескольких кнопок. Все очень просто! За последние пятьдесят лет система рулевого управления не сильно изменились. Но в следующем десятилетии наступит эпоха более экономичных автомобилей

Методы руления

При движении по прямой водитель удерживает руль двумя руками. Руки располагаются на руле симметрично. Для рулей стандартного диаметра удобно положение рук на отметках 10 и 2 в соответствии с циферблатом часов. Для рулей малого диаметра можно использовать положение 9 и 3. Хват закрытый, т.е. большие пальцы рук огибают обод изнутри – такой хват самый надежный.

Способы управления автомобилем

Существуют два основных способа руления – простой (силовой) и скоростной. Простой требуется в 90% случаев – при движении в поворотах и при других медленных маневрах – т.е. всегда, когда рулевое колесо поворачивается небыстро или на небольшие углы. Скоростной – при интенсивном маневрировании, разворотах, парковках и заносах – тогда, когда руль поворачивается быстро и на большие углы.

Для того, чтобы потренироваться в рулении, вам будет удобнее приподнять передние колеса вашего автомобиля над землей (на домкратах) и поработать, стоя на месте, без чрезмерных усилий на руле.

Простой способ

Как и в любом деле, главное – тренировка с профессионаламиЭто такой способ вращения руля, который позволяет каждой руке оставаться на своем боковом секторе рулевого колеса и не отрываться от него ни на секунду. Разберем по шагам поворот руля вправо из исходного положения рук на руле.

Правая рука поворачивает руль вправо, в это время левая приотпускает обод и скользит по нему вниз. Т.е. руки совершают симметричное движение вниз, только одна из них (правая) вращает руль, а другая (левая) скользит по нему. Дойдя до нижних крайних точек (8 и 4 по циферблату часов), левая рука принимает эстафету и продолжает поворачивать руль вправо, а правая рука поднимается по ободу вверх – снова симметричное движение рук. Руки плотно проскальзывают по ободу, не теряя контакт с ним.

Это очень важное условие – несмотря на то, что рука скользит по ободу рулевого колеса, это совершенно не означает, что она выбыла из игры. В скольжении рука продолжает контролировать усилие на руле, и в любой момент готова предпринимать необходимые действия. При этом не имеет смысла доводить руки до верхних и нижних точек рулевого колеса – такие положения являются физиологически неудобными для мышц рук, и здесь вы не сможете развить хорошего усилия. Оставляя руки на боковых секторах, вы сможете развивать столь мощное усилие, что будет возможность поворачивать руль в самых сложных условиях.

Старайтесь всегда сохранять руки на своих боковых сторонах

Такое умение является принципиальным фактором, который позволит вам вести автомобиль надежно и чувствовать то, что с ним происходит.

В принципе, в обычной ситуации рукам практически не составляет труда удерживать руль, когда они заходят на противоположные сектора рулевого колеса. Особенно это легко делать, если у вас под руками гидроусилитель руля. Тем не менее, в данной ситуации вы дошли почти до предела возможного движения рук и практически потеряли возможность полноценно поворачивать руль в одну из сторон. Согласитесь, такую позицию никак нельзя считать полноценным контролем над автомобилем. И самое главное – такие положения рук являются физиологически неудобными для наших мышц. Руки без труда будут удерживать руль, но вот выполнять дозированную ювелирную работу они уже не способны.

Не допускайте распространенных ошибокОни способны лишь механически грубо поворачивать руль, удерживать его и также грубо возвращать обратно. Такая грубость вызовет рывки в поведении автомобиля на сухой дороге и заносы на скользкой. Вы будете неспособны почувствовать, что происходит с передними колесами, ощутить начало их скольжения и тонко дозировать усилие для того, чтобы удержаться на грани сцепления колес с дорогой. Когда ваши руки остаются в наиболее удобных для себя позициях – а это на соответствующих боковых секторах – тогда вы способны работать не шаблонно, механически, а точно и вдумчиво.

Скоростной способ

Навык скоростного способа руления вам понадобится при интенсивных маневрах, на разворотах и при стабилизации автомобиля из заноса. Для начала вращайте руль только одной рукой – левой вправо и правой влево. Для того, чтобы руль вращался непрерывно, вам необходимо перекатывать руку в нижней части рулевого колеса без отрыва от него.

Вращение руля будет наиболее быстрым и безударным, если вы используете перекат через тыльную сторону ладони. Такой перекат, в отличие от переката через ладонь, является самым быстрым, соответственно, вы сможете больше времени удерживать рулевое колесо плотным закрытым хватом. Теперь вы можете подключать вторую руку.

Вторая рука подхватывает рулевой обод в тот момент, когда вы начинаете перекат первой рукой и помогает вращать руль на 180 град. После этого вторая рука отпускает рулевое колесо и переходит на исходную позицию для следующего подхвата. В результате получается, что одна рука сохраняет контакт с рулевым колесом непрерывно, а вторая помогает на 180 град. При вращении руля в другую сторону, руки меняются ролями. Для поддержания постоянного усилия на руле, желательно, чтобы руки были все время примерно на противоположных сторонах рулевого колеса. В случае, если руки будут расположены близко друг к другу, наступает момент, когда одна рука уже потеряла эстафету, а вторая еще не подхватила ее. Возврат руки для нового подхвата осуществляется по кратчайшему расстоянию.

Скоростное вращение для закрепления техникиПосле ознакомления с техникой руления имеет смысл засечь время вращения 10-ти циклов. Цикл – это вращение руля от упора до противоположного упора и возврат в исходный упор.

Таким образом, вы вращаете руль от упора до упора, а ваш друг громко вслух считает циклы и засекает время секундомером. Такая тренировка позволяет:

  • во-первых, закрепить технику руления – при быстром рулении водитель точно не может концентрироваться на руках и вырабатывается механический автоматизм действий;
  • во-вторых, следует по возможности стремиться достичь приемлемой скорости руления, т.к. без этого на скользкой дороге водителю делать нечего. Если время руления 10-ти циклов приблизится к 30-ти секундам, вы сможете чувствовать себя комфортно в любых ситуациях.

Также важно уметь быстро переключаться с режима на режим. Иногда водители после удачной стабилизации автомобиля из заноса делают по инерции еще несколько быстрых движений рулем, что может вызвать раскачку автомобиля и новый занос.

Как ездить на автомобиле быстро и безопасно: victorborisov — LiveJournal


Хочу поделиться навыками раллийного управления автомобилем, которые применимы в любых дорожных ситуациях независимо от типа привода на вашем автомобиле. Я категорически против термина «контраварийная подготовка», т.к. не нужно учиться выходить из критических ситуаций, для вас любая, даже на первый взгляд, критическая ситуация, должна быть абсолютно штатной и вы должны четко осознавать что происходит с автомобилем в данный конкретный момент времени.

Не буду грузить большим количеством теории, а постараюсь тезисно и с помощью небольших иллюстраций изложить основные принципы управления автомобилем.


В безопасном и эффективном управлении автомобилем нет никаких чудес или тайн, все основано исключительно на понимании законов физики и правильном их применении. Еще один важный момент — совершенно не важно какой тип привода у вашего автомобиля: принципы управления идентичны для любого типа привода. При этом самый быстрый и безопасный — полный привод, на втором месте — передний привод, и самый медленный и сложный в управлении — задний привод. Единственная дисциплина, где актуален задний привод — дрифт. Во всех иных дисциплинах он находится в аутсайдерах. В качестве образца для обучения мы возьмем полноприводный Subaru Outback 5 поколения.

Итак, начнём с основы основ — правильной посадки за рулём. Основная задача правильной посадки это прочная фиксация водителя в кресле и удобный доступ к рулевому колесу. Водитель должен чувствовать автомобиль пятой точкой, это позволит ему лучше понимать какие действия от него потребуются в той или иной ситуации.

1. Левая нога всегда должна находится на площадке для отдыха. Этим вы обеспечиваете своему телу дополнительный упор во время перегрузок, которые будут возникать во время движения.
2. Колени должны быть слегка согнуты в положении когда правой ногой вы выжимаете педали до упора.
3. Поясница должна быть максимально прижата к спинке сиденья.
4. Плечи должны быть постоянно прижаты к спинке сиденья.
5. Расстояние до рулевого колеса должно быть таким, чтобы вы могли положить запястье на вершину рулевого колеса не отрывая плечо от спинки сиденья.
6. Между коленями и рулевым колесом должно быть не менее 10 сантиметров.

Если коротко, то поставьте спинку кресла практически в вертикальное положение, рулевое колесо вытяните до упора на себя и вверх. Если вы привыкли ехать в лежачем положении — срочно переучивайтесь, это небезопасно.

Всё, что вам нужно знать о положении рук на рулевом колесе. Допустимо слегка смещать руки в пределах 9-10 и 2-3 часов если ориентироваться по стрелочному циферблату, но никакие другие положения рук на руле недопустимы! Обращаю особое внимание — на руле находятся обе руки. Для чего это нужно? В случае необходимости экстренного выполнения маневра (из-за угла вылетает на вашу полосу Камаз), вы не сможете его выполнить одной рукой.

Следующий важный момент — руление. Забудьте о рулении с перехватами раз и навсегда! Рулить с перехватом необходимо при маневрировании на парковке, во всех иных ситуациях в этом нет необходимости. Итак, смотрите на фото. Максимальные углы поворота рулевого колеса от нулевого положения: 180 градусов налево, 180 градусов направо. Всё! Этого достаточно для прохождения даже особо крутых скоростных поворотов. Бейте себя по рукам как только вам захочется повернуть руль в условиях трассы на больший угол т.к. это банально бесполезно. Еще один «бонус» такой методики — вы всегда в любой момент времени знаете куда и на какой угол у вас повернуты колеса.

Теперь переходим к главному — законам физики. Если вы понимаете, что происходит с автомобилем — вы можете им управлять. Важно понимать каким образом распределяется вес автомобиля по осям в той или иной ситуации.

Итак. Первая ситуация — разгон. У любого автомобиля, независимо от типа привода, во время разгона вес по осям распределяется следующим образом. Передние колеса — разгружаются, задние — нагружаются. Что это значит? В первую очередь то, что если передние, управляемые, колеса разгружены — то ни о каком маневрировании не может быть и речи. Куда вы собрались поворачивать, если у передних колес плохое сцепление с дорогой? Поэтому запоминаем: во время разгона никаких маневров рулем!

Следующая ситуация — торможение. В момент торможения происходит обратная ситуация, задние колеса — разгружаются, передние — максимально нагружаются (вес автомобиля + инерция). Что это значит? Это значит, что именно в конце цикла торможения у передних, управляемых, колес имеется максимально возможное сцепление с дорогой. Именно в конце цикла торможения необходимо выполнять маневрирование. Причем очень важно начать маневрирование моментально, без паузы, т.к. задержка приведет к тому, что будет потеряна загрузка передней оси и следовательно повышенное сцепление передних колес с дорогой.

Теперь о связи педали акселератора и углах поворота рулевого колеса. Как мы уяснили ранее — разгоняемся мы только на прямых колесах. Именно когда руль стоит прямо вы имеете право полностью утопить правую педаль в пол. А чем больше угол отклонения рулевого колеса от нулевого положения — тем меньше предельные обороты двигателя в данный момент. Этот момент нужно натренировать на уровне рефлексов. Еще научите себя плавно работать с педалью газа. Никаких «нажал-отпустил» (это пригодится далее, при тренировке боковых скольжений).

Подробнее изучим протектор на шинах. Обратите внимание на небольшие поперечные канавки-ламели — именно они (вместе с шипами) обеспечивают сцепление колес с дорогой. Именно поэтому разгоняться и тормозить нужно только на ПРЯМЫХ колесах.

Вот хороший пример. Автомобиль движется прямо, вы резко поворачиваете руль в сторону. Ламели на протекторе встают практически параллельно направлению движения автомобиля. Очевидно же, что в таком положении сцепление у шин в разы хуже, чем когда колеса стоят прямо. Это справедливо как для моментов ускорения, так и торможения.

Эффективнее всего тренироваться зимой на льду замерзшего водоема. Это связано с тем, что на льду очень низкое сцепление шин с дорогой и без использования загрузки передней оси на торможении — выполнить маневр будет просто невозможно. Если же тренироваться на сухом асфальте, то у шин будет отличный «держак» даже в предельных режимах — в результате вы можете делать всё совершенно неправильно, но при этом вас будут спасать шины.

Для тренировок вне дорог общего пользования рекомендуется отключать как минимум контроль тяги (traction control), а как максимум — полностью систему курсовой устойчивости (ESP). Контроль тяги отключается абсолютно на всех автомобилях и отвечает за возможность увеличить обороты двигателя, если электроника определит пробуксовку ведущих колес и ограничит тягу. Систему курсовой устойчивости на современных автомобилях обычно делают неотключаемой ради вашей же безопасности. Иногда можно услышать — «Мне ESP мешает нормально ехать». Запомните, этот человек совершенно не умеет управлять автомобилем, при этом считает себя «профессионалом». Итак, чтобы «подружиться» с системой курсовой устойчивости надо знать как она работает.

Работает она невероятно просто. Для работы она использует квази-гироскоп (датчик угловой скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси), акселерометр, датчики вращения колес и датчик угла поворота рулевого колеса. Вмешаться в управление она может двумя способами: выборочное подтормаживание колес, ограчение подачи топлива. Откуда система стабилизации «знает» что нужно сделать? Всё элементарно просто! Система стабилизации пытается направить автомобиль туда, куда хочет водитель. Она вычисляет желаемую водителем угловую скорость вращения автомобиля вокруг вертикальной оси (датчик положения руля + скорость автомобиля по датчикам вращения колес) и сравнивает её с угловой скоростью вращения автомобиля вокруг вертикальной оси (по сигналу с квази-гироскопа). Если угловые скорости не совпадают — то система пытается изменить скорость вращения автомобиля (путём выборочного подтормаживания колес и ограничением подачи топлива). Для водителя проще всего ориентироваться так: куда повернуты колеса — туда и будет направлять автомобиль система стабилизации.

Из этого делаем элементарный вывод — если ехать правильно (даже с боковыми скольжениями), то система стабилизации вмешиваться в работу не будет.

Еще один момент — во время тренировок не пытайтесь использовать спортивный или ручной режим коробки передач. Первый увеличивает чувствительность педали акселератора, чем усложняет процесс обучения, второй — просто отвлекает на ненужные действия, поверьте, электроника лучше знает когда нужно переключаться.

Переходим непосредственно к поворотам. В них вся суть эффективного управления автомобилем, т.к. на прямой дороге все решают только лошадиные силы под капотом, а вот на поворотах все зависит от мастерства водителя. Сейчас не будем подробно останавливаться на траекториях прохождения поворотов, единственное, что отмечу — любой поворот нужно стараться проходить по той траектории, при которой угол поворота руля будет минимальным.

Итак, алгоритм действий очень прост. Любой поворот разбивается на три этапа.
1. Торможение. Как помним из прошлых тезисов руль на этом этапе стоит строго прямо. Тормозить нужно интенсивно и обязательно четко рассчитывать дистанцию до точки, в которой будет начат следующий этап. Важно, чтобы вы могли начать следующий этап без паузы после торможения. Чем круче поворот и чем выше скорость — тем интенсивнее нужно тормозить. На скоростных плавных дугах не обязательно нажимать тормоз, иногда может быть достаточно просто сбросить газ. На этом этапе важно научится чувствовать как под сброс газа и/или торможение автомобиль «клюет носом».

2. Маневрирование. Четким движением рук вы поворачиваете руль на нужный угол, чтобы направить автомобиль в поворот. В этот момент вы задаете новый вектор движения для автомобиля. Передние управляемые колеса максимально загружены и имеют превосходное сцепление с дорогой. Этот этап проходится на ровном газу.

3. Распрямление траектории. Как только вы пройдете вершину поворота по касательной — плавно возвращайте руль в нулевое положение одновременно добавляя тягу. Как только руль встанет прямо — можно начинать интенсивно разгоняться.

Связки поворотов проходят аналогичным образом, с той лишь поправкой, что нужно планировать действия не только на ближайший поворот, но и сразу на следующий. Это важно в тех случаях, когда повороты имеют различную крутизну и не стоит пытаться пройти первый поворот по кратчайшей траектории т.к. в этом случае вы не попадете на начало оптимальной траектории для прохождения следующего поворота.

Теперь давайте познакомимся с такими явлениями, как снос и занос, которые большинство водителей путает и не видит разницы. Усугубляет ситуацию терминология, которая допускает возникновение «заноса передней оси». Чтобы не путаться, предлагаю внести ясность. Итак, снос — это потеря сцепления с дорогой у передних управляемых колес автомобиля. Занос — это потеря сцепления с дорогой у задних колес автомобиля. Ни того, ни другого не нужно бояться, т.к. это абсолютно штатные режимы управления автомобилем. Возникновение заноса или сноса указывает на то, что вы допускаете ошибки в управлении автомобилем, но чем раньше вы среагируете, тем будет лучше.

Еще раз посмотрим на распределение массы автомобиля по осям. Случай первый — вы повернули руль на скорости, не используя прием загрузки передней оси. Что произойдет? Верно, передние управляемые колеса потеряют сцепление с дорогой, автомобиль продолжит движение по той траектории по которой он двигался ранее. Снос передней оси может возникнуть на входе в поворот, когда вы пытаетесь выполнить маневр недостаточно загрузив переднюю ось для данных дорожных условий. Но что произойдет в ситуации, когда вы загрузили переднюю ось интенсивным торможением и во время торможения начали выполнять маневрирование? Произойдет занос задней оси! Ведь в этот момент задние колеса полностью разгружены, а вы еще продолжаете тормозить.

Итак, в случае сноса передней оси единственное, что вам нужно сделать — вернуть обратно сцепление передних колес с дорогой. Поэтому первым делом ставите руль обратно в нулевое положение и тормозите.

Здесь стоит сделать важную ремарку, которую очень тяжело натренировать на уровне рефлексов. Возьмем стандартную дорожную ситуацию. Крутой поворот, вы недостаточно оттормозились, не загрузили переднюю ось, повернули руль и… ничего не произошло. Автомобиль скользя передними колесами уверенно движется в направлении обрыва/отбойника не реагируя на ваши попытки повернуть руль. Самая серьезная ошибка в этой ситуации — попытка повернуть руль в сторону поворота на больший угол. Это прямой путь в отбойник! Объясняю почему. У вас передние колеса уже скользят, если вы повернете их на еще больший угол, то протектор не способен зацепиться за дорогу когда ламели на нём не перпендикулярны направлению движения. Поэтому необходимо поставить руль прямо и тормозить тормозить тормозить! В реальности до края дороги может оставаться несколько метров, но и этого может быть достаточно, чтобы передние управляемые колеса смогли зацепиться за дорогу и дать возможность повторить маневр поворота.

А что же делать в случае заноса? В интернете набирает популярность картинка, на которой показаны варианты действия в случае заноса на переднем, заднем и полном приводе. В ней есть доля здравого смысла, но очень многих она вводит в ступор и непонимание, как же действовать в реальной ситуации. Всё, что вам нужно знать: чтобы погасить занос задней оси автомобиля нужно повернуть руль в сторону заноса и затем вернуть его обратно в нулевое положение. Важно держать ровный газ во время выполнения маневра. Категорически нельзя резко тормозить или ускоряться во время маневрирования (но это мы уже знаем из прошлых тезисов). Только после того, как вы погасили занос поворотом руля в его сторону и последующим возвратом руля в нулевое положение, можно переходить к следующим действиям: здесь всё в ваших руках, ведь руль стоит прямо. Хотите ускорится — нажимайте газ, не вписываетесь в поворот — притормозите.

Теперь самое эффектное (не путать с эффективное) — боковые скольжения (контролируемый занос). Здесь во-первых стоит отметить то, самое важное, различие между автомобилями с разными типами привода. Полноприводные автомобили имеют преимущество над моноприводными в том, что они могут ускоряться во время боковых скольжений. Заднеприводные автомобили в заносе вообще не могут ускоряться, переднеприводные в заносе могут как минимум не терять скорость. И только полноприводные автомобили могут начать набирать скорость ещё во время боковых скольжений.

Быстрое и эффективное управление автомобилем не подразумевает продолжительных боковых скольжений, т.к. любое скольжение это потеря времени в условиях гонки. Поэтому быстрее всех едет тот, кто использует минимальное количество скольжений (используя занос задней оси автомобиля для того, чтобы довернуть его в поворот). Но чтобы ездить без скольжений — надо уметь хорошо ездить «боком», чтобы чувствовать автомобиль.

Небольшая видео-пауза.

Как поставить автомобиль «боком»? Про «ручник» сразу забываем и больше никогда не вспоминаем — это стояночный тормоз и ни для чего, кроме фиксации автомобиля на месте он не должен использоваться!

Лучше вспомним картинку с загрузкой по осям при торможении. Если мы начнём маневрирование во время торможения, то тем самым спровоцируем занос задней оси. Ведь она разгружена, а мы в этот момент тормозим, допуская замедление в том числе и задних колес, одновременно задавая рулем новый вектор движения для автомобиля. В этот момент задняя ось начнёт боковое скольжение.

Теперь важно взять скольжение под контроль и не допустить развития избыточного заноса. Первое, что нужно запомнить: ни в коем случае не отпускать газ (вспоминаем, что работаем с педалью газа очень плавно ориентируясь на текущее положение рулевого колеса), т.к. сброс газа моментально прекратит боковое скольжение. Второе — как только началось боковое скольжение руль нужно моментально вернуть в нулевое положение. Всё, с этого момента автомобиль едет «боком», но дальнейшее маневрирование осуществляется исключительно с помощью педали газа. Допускаются лишь легкие, корректирующие подруливания, на очень небольшие углы.

Во время боковых ск

Что такое пустой руль и пустой ноль, и почему это плохо

Очень часто, читая тест-драйв какого-то автомобиля, вы могли видеть фразы: «руль пустоват», «машина хорошо стоит на дуге, но руль пустой», «у руля нет четкого ноля», «руль пустой в околонулевой зоне» и так далее. Что вкладывается в эти слова, и почему это считается недостатком?

1. Что такое «пустой руль»?

Перед тем, как говорить о пустом руле, стоит обозначить несколько важных нюансов рулевого управления. Одним из ключевых фактов в нашем случае является то, что рулевое управление в автомобилях устроено и настроено таким образом, чтобы при движении повернутый в какую-либо сторону руль сам возвращался в нулевое положение. Главным образом это достигается с помощью правильного кастора – угла между осью поворота переднего колеса и вертикалью.

Таким образом, при условии отсутствия усилителя рулевого управления и правильной настройки при движении в повороте на руль будет передаваться определенное реактивное (то есть, противодействующее) усилие, стремящееся вернуть его в околонулевое положение, и чем больше будет угол поворота руля и передних колес, тем выше будет это усилие. Это взаимодействие и называется обратной связью – то есть, информацией, которую колеса передают обратно на руль.

Говоря о реактивном усилии и возвращении колес в нулевое положение стоит упомянуть еще несколько важных нюансов. Во-первых, кроме непосредственно реактивного усилия на руль передаются и другие данные – о начале скольжения колес, бокового увода, колейности и других нюансах дорожного полотна и поведения машины. Во-вторых, возвращающее и реактивное усилие совпадают только при нормальных условиях, когда автомобиль движется с нормальной скоростью по однородному покрытию с нормальным сцеплением. Например, при заносе, сносе, движении по поверхности с неоднородным сцеплением и других отклонениях от нормы усилие на руле не будет возвращать его в нулевое положение, а будет говорить об эффективности управления машиной, степени сцепления колес и других нюансах дорожной ситуации – то есть, оно будет реактивным, но не будет возвращающим.

Усилители рулевого управления не только уменьшают усилие, необходимое для поворота руля, но и снижают уровень обратной связи. Электрические усилители склонны к этому в большей степени, чем гидравлические. Таким образом, при определенной настройке рулевого управления автомобиля обратная связь в повороте может ощущаться настолько слабо, что у водителя пропадет ощущение четкой связи руля с колесами – именно это и называется «пустым рулем».

Пустой руль плох именно тем, что не дает полноценной обратной связи – для неопытного водителя это, например, чревато непониманием того, на какой именно угол повернуты колеса в определенный момент, что может привести к избыточным движениям рулем и заносу.

Стоит отметить, что если автомобиль не оснащен усилителем рулевого управления, а ощущения при движении говорят о некоторой пустоте руля, это может говорить о повышенных люфтах в рулевом механизме или его неисправности. Кроме того, действующий Перечень неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств, запрещает эксплуатацию автомобилей, суммарный люфт в рулевом управлении которых превышает 10 градусов.

2. Что такое «ноль»?

Перед тем, как начать разбираться, что такое «пустой ноль», стоит понять, что такое «ноль» вообще. Под понятием «ноля» понимают такое положение рулевого колеса, когда передние управляющие колеса стоят прямо, обеспечивая стабильное движение по прямой. При нормальной регулировке (и если у вас не Citroen DS) руль в таком случае тоже будет пребывать в симметричном прямом положении.

В спортивных автомобилях в центре верхней части обода рулевого колеса даже делают специальную отметку, иногда дублируемую с отметкой на неподвижной части интерьера – как правило, на передней панели. Это позволяет более четко отслеживать положение руля и его отклонение от нулевой точки.

Steering wheel of a kartcross buggy

3. Что такое «пустой ноль»?

Теперь, понимая, что такое «пустой руль» и что такое «ноль», несложно разобраться в том, что такое «пустой ноль». Это такая настройка рулевого управления, при которой водителю сложно отследить нулевое положение рулевого колеса и положение колес, необходимое для прямолинейного движения, что приводит к необходимости постоянного подруливания при движении по прямой.

«Пустой ноль» неудобен как при спокойной езде, требуя от водителя постоянного внимания и движений для сохранения прямолинейной траектории движения, так и при активной езде, поскольку на высоких скоростях отклик на поворот рулевого колеса может оказаться куда более резким и привести к потере заданной траектории, заносу или потере управления.

Стоит отметить, что «пустой ноль» также может говорить о повышенных люфтах в рулевом механизме и его неисправности.

Поворот колёс. Почему углы разные?


Почему так происходит?

Для того, чтобы понять эту систему, нам понадобится напрячь воображение. Представьте себе автомобиль, который едет по кругу по часовой стрелке. Его передние колёса будут рисовать окружности, и окружность правого колеса будет меньше, чем у левого. Если скорость движения у автомобиля будет постоянной, то колёса одной оси будут крутиться по разному, с разными скоростями. В этом случае внутреннее колесо будет пытаться догнать внешнее, что должно вызывать проскальзывание внешнего колеса, делая его поведение непредсказуемым и увеличивая износ резины до катастрофических масштабов. Подобную ситуацию вы можете видеть на многоосных телегах прицепов и грузовиков. Не поворачивающиеся колеса в повороте движутся с проскальзыванием

Поворот колёс. Почему углы разные?

Движение колёс. Механика

Внутреннее колесо приносило проблемы своим проскальзыванием ещё до момента изобретения автомобилей в целом. Конные повозки и телеги страдали этим же, ну кроме износа шин. Соответственно, рулевое управление впервые появилось на телегах в 1817 году, благодаря Георгу Ланкшпергеру. Но , как обычно бывает в мире, всю славу получил Рудольф Аккерман, запатентовавший это в 1918 году, а принцип поворота управляющих колёс на разные углы знаком многим из вас, как принцип Аккермана.

Поворот колёс. Почему углы разные?

Для обеспечения нужных углов поворота колёс, необходимо рассчитать геометрию рулевой трапеции по условной единой схеме. Поперечная рулевая тяга в этой схеме должна быть короче управляющей оси и смещена за неё. Рулевые рычаги лежат строго на линии между осью поворота колёс и центром задней оси. Тут проще будет просто посмотреть на схему, если написанное выше вызывает у вас панику.

Поворот колёс. Почему углы разные?

Таким образом мы видим, что при повороте колёс они «уходят» на разные углы. Угол внутреннего колеса будет больше, а у наружного меньше. Центры окружностей у колёс совпадают, а по радиусу окружности наружного колеса мы определяем радиус разворота автомобиля с поправкой на ширину шин.

Поворот колёс. Почему углы разные?

Так просто? А как же спорт?

Абсолютно правильный вопрос. Данные изображения очень упрощённые, а схема применима для гражданских автомобилей.

Автомобили, предназначенные для спорта обладают другим подходом к настройке данного угла. В некоторых соревнованиях угол может быть даже обратным, чтобы компенсировать боковой увод колеса в поворотах. Дрифтеры стараются делать колёса параллельными даже в поворотах. Дрифтеры пытаются экономить на шинах, ведь таким способом передние шины износятся меньше.

Но кроме этого, есть множество других технических частей автомобиля, которые могут влиять на вращение колёс на одной оси. Об этих узлах мы будем рассказывать постепенно, и в дальнейшем. Stay Tuned.


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о