При движении рулем передние колеса двигаются вправо или влево. А что происходит с задними колесами? Они движутся параллельно и не куда не поворачивают. Но есть одно исключение. На некоторых автомобилях применяют подруливающие задние колеса.
Они были изобретены для лучшей управляемости автомобиля в поворотах или при развороте в очень тесном переулке. Принцип действия задних подруливающих колес состоит в том, что когда вы поворачиваете передние колеса до упора вправо, то задние колеса наоборот движутся в левую сторону.
Это очень помогает при ограниченном развороте автомобиля в достаточно узком месте. Но угол отклонения задних колес не велик, максимально он может достигать значения в три градуса. Но и этого хватит, чтобы уменьшить угол разворота автомобиля примерно на 0,6 — 0,8 метра.
При городском движении автомобиля задние колеса тоже поворачиваются в противоположную сторону от передних колес, но на угол 1-2 градуса. А вот при скорости автомобиля более 60 км/ч задние колеса поворачиваются в одну сторону с передними колесами. Это позволяет автомобилю чуть лучше описывать повороты дороги.
Принцип работы задних подруливающих колес автомобиля очень прост. На заднем подрамнике автомобиля расположен электромотор, который посредством рулевых тяг приводит в движение ступицы задних колес. Электромотор получает сигнал от блока управления, куда подается вся информация. Информация идет от датчиков положения руля, скорости колес автомобиля и акселерометров, которые способны различать избыточную или недостаточную поворачиваемость машины.
4ws или 4 поворачивающих колеса
И при поворотах во многом зависит от направления следования задней оси по колее передней. Это необходимо для уменьшения угла поворота автомобиля и износа его шин. Применение управляемой задней оси позволяет уменьшать поперечные ускорения при повороте автомобиля, что повышает его устойчивость. значительно улучшают маневрирование автомобилем:
- Во-первых – повышается чувствительность автомобиля к повороту рулевого колеса. Ведь при тихой езде по городским улочкам лучше иметь «острое» рулевое управление, чтобы не вращать рулевое колесо на несколько оборотов при каждом маневре. На автостраде же «острые» рулевое управление может вызвать проблемы – автомобиль будет слишком резко реагировать даже на небольшие подруливания.
- Во вторых – улучшить маневренность автомобиля при парковке или развороте в стесненных городских условиях, то есть уменьшить радиус поворота.
- И в третьих – повысить курсовую устойчивость при резких маневрах на высокой скорости.
Поворот задних колес в ту же сторону, что и передних, позволяет сохранить направление и скорость движения центра масс автомобиля, но значительно увеличить мгновенный радиус поворота. При этом уменьшаются действующие на автомобиль и, как следствие, повышается курсовая устойчивость.
При движении на малой скорости задние колеса поворачиваются в противофазе с передними, и мгновенный радиус поворота уменьшается, а при движении на большой скорости в быстром вираже или при перестроении из ряда в ряд на автостраде, задние колеса, наоборот, будут поворачиваться на небольшой угол в ту же сторону, что и передние. К примеру, автомобиль, совершая маневр на автостраде, будет словно не поворачивать, а переходить из ряда в ряд параллельно полосам разметки. Автомобиль при этом будет двигаться по дуге меньшей кривизны и большего радиуса. Момент, поворачивающий автомобиль вокруг вертикальной оси, будет меньше – стало быть, уменьшится и риск потери курсовой устойчивости и развития заноса задней оси.
Рис. Радиус поворота обычного автомобиля (МЦП – мгновенный центр поворота) и автомобиля со всеми управляемыми колесами (4WS)
В связи с эти некоторые производители вносят в конструкцию автомобиля управление задней осью. Одной из первых такую конструкцию механического управления задней осью представила фирм Мицубиси.
Рис. Механическое управление задней осью:
1 – масляный насос; 2 – ресивер; 3 – рулевой механизм с гидроусилителем; 4 – рулевое колесо; 5 – золотник; 6 – редукционный клапан; 7 – масляный насос задней оси; 8 – силовой цилиндр
В общую систему управления автомобилей входят рулевой механизм с гидроусилителем силовым цилиндром) управления передней осью 3, масляный насос 1, масляный насос управления задней осью 7, гидрораспределитель управления задней осью с золотником 5 и редукционным клапаном 6, силового цилиндра управления задней осью 8, рулевых тяг поворота передней и задней осью.
При повороте передних колес управляющее давление силового цилиндра передних колес передается в силовой цилиндр задних колес. При этом учитывается давление в системе, скорость поворота и уровень боковой нагрузки передней оси. Управляющее давление воздействует на золотник гидрораспределителя задней оси. В зависимости от воздействующего давления золотник передвигаясь открывает на определенную величину масляные каналы, по которым рабочая жидкость подается в силовой цилиндр управления задней осью. Поршень силового цилиндра, передвигаясь, воздействует на рулевые тяги задней оси, поворачивающие на необходимый угол заднюю ось.
По мере развития электронных систем управления их стали применять и в управлении задней оси (4WS). Примером может служить электронно управляемая задняя ось автомобиля Тойота Аристо, которая в 1991 году сменила механическую, общий вид которой показан на первом рисунке, а схема исполнительного механизма на втором рисунке. Подобная система применяется также и в автомобилях БМВ.
Рис. Общий вид управляемой задней осью с электромеханическим исполнительным механизмом
Рис. Электромеханический исполнительный механизм поворота задней оси:
1 – ротор (пустотелый вал); 2 – статор; 3 – планетарная коробка передач; 4 – гайка шпинделя; 5 – сателлит; 6 – солнечная шестерня; 7 – шпиндель (винт); 8 – шлицевая часть вала шпинделя; 9 – предохранитель от прокручивания шпинделя; 10 – водило планетарной передачи
Задние колеса здесь поворачиваются с помощью специального рулевого механизма с электроприводом, встроенного в довольно сложную заднюю подвеску. А управляет им специальный электронный блок, который получает от нескольких датчиков информацию о скорости автомобиля, об угле поворота руля, передних и задних колес и т. д.
Исполнительный механизм состоит из электродвигателя (статора и ротора), планетарной передачи и вала шпинделя воздействующего на рулевые тяги задней оси. Управление электродвигателем осуществляется от электронного блока управления, воспринимающего сигналы от различных датчиков рулевого управления. В зависимости от величины и времени подачи напряжения на электродвигатель изменяется скорость и время вращения ротора электродвигателя. Для увеличения крутящего момента и толкающих сил шпинделя в исполнительном механизме применяется планетарная передача.
При подаче напряжения на электродвигатель пустотелый вал ротора 1 начинает вращаться. На валу ротора имеется солнечная шестерня 6, которая через сателлиты 5 и водило 10 планетарной передачи приводит во вращения связанную с ним гайку шпинделя 4. Вал шпинделя, установленный внутри пустотелого вала ротора через винт 7 начинает совершать возвратно-поступательные движения, воздействуя на рулевые тяги задней оси. Для исключения прокручивания вала шпинделя предусмотрен специальный предохранитель 10.
Работает система 4WS в двух режимах. На малой скорости задние колеса поворачиваются в сторону, противоположную передним, и при маневре той же кривизны рулевое колесо нужно будет вращать на меньший угол. Это повышает чувствительность рулевого управления и автомобиль становится более маневренным. К примеру, при развороте передние колеса будут вывернуты до упора влево, а задние – вправо на угол до восьми градусов. Радиус разворота при этом уменьшится на 15% по сравнению с обычным автомобилем и составит всего 4,7 метра.
Когда водители управляют обычным автомобилем, они поворачивают рулевое колесо, и вслед этому движению передние колеса меняют свое направление - в то время как задние колеса постоянно направлены прямо вперед.
Такова стандартная система, называемая "двухколесное руление" или, сокращенно, 2 WS. Однако некоторые фирмы сейчас выпускают автомобили с четырехколесным рулением (4 WS). Системы 4 WS разных фирм отличаются друг от друга, но в большинстве из них задние колеса поворачиваются в ту же сторону, что и передние, если автомобиль делает вираж на большой скорости. На малых скоростях направление поворота задних колес при 4 КР противоположно направлению поворота передних. Такая особенность позволяет, в частности, совершать более крутые повороты, что полезно при движении по городу или при парковке в тесных местах. Дорожные испытания систем 4 WS показали, что подобные системы обеспечивают большую безопасность движения. И все же четырехколесное руление не получило пока еще широкого распространения. Из-за того, что стоимость системы 4 WS, по мнению водителей, не оправдывает получаемых с ее помощью преимуществ.
Два колеса против четырех
В 2 КР автомобилях (внизу слева) поворачиваются лишь передние колеса. Если же меняет направление движения 4 КР автомобиль, то могут поворачиваться все четыре колеса (справа).
Как 4 КР поворачивают колеса
Допустим, две машины: 2 КР (голубая) и 4 КР (желтая на рисунке над текстом) начинают с одного места (зеленого) делать медленный крутой поворот. Благодаря повороту задних колес машина 4 КР поворачивает круче машины 2 КР и, значит, ей требуется меньше места для поворота.
Если эти две машины будут совершать плавный широкий поворот (как показано на правом рисунке), то все колеса машины 4 КР идут, как говорят, колея в колею, и таким образом обеспечивается более надежное сцепление колес с дорожным полотном.
Смена полосы движения
Если водитель перестраивается в другую полосу на скоростном шоссе, то у 2 КР автомобиля проявляется "эффект рыбьего хвоста": его заднюю часть заносит, потому что задние колеса стремятся идти по старому направлению. Чтобы исправить такое положение, водителю приходится дважды поворачивать рулевое колесо до смены полосы и дважды поворачивать его после смены полосы. У 4 КР автомобиля нет эффекта рыбьего хвоста.
Рулевое колесо и система 4 WS
чувствительные датчики в системе 4 КР следят за тем, насколько повернуто рулевое колесо и, следовательно, передние колеса в каждый момент времени (красная линия на рисунке). Когда угол поворота руля невелик (первые две колонки), система 4 КР оставляет задние колеса прямо или слегка разворачивает по направлению передних колес. При более резких поворотах - когда рулевое колесо делает более одного полного оборота (четвертая колонка) - система 4 КР поворачивает задние колеса в противоположную сторону.
На пробитое колесо обычно указывает посторонний шум снаружи, а также потеря скорости и ухудшение управляемости. Если машину уводит в сторону, а чтобы удержать её на дороге, приходится прилагать усилия, то, скорее всего, прокол на одном из передних колёс. Если же заносить начинает заднюю часть авто, то проблема именно там.
Когда это случится, вы точно поймёте, в чём дело. Ни в коем случае не паникуйте. Выровняйте автомобиль и, постепенно снижая скорость, съезжайте на обочину.
Как поменять колесо
1. Припаркуйтесь на обочине
Продолжать движение с проколотой шиной нельзя, но и останавливаться посреди дороги тоже не дело. Поэтому не бойтесь проехать пару десятков метров и выберите ровное сухое место на обочине.
Водителям машин с механической коробкой передач нужно обязательно включить первую передачу, а владельцам автоматики - перевести рычаг в положение паркинга (P).
И в любом случае нужно поставить машину на ручник.
2. Установите знак аварийной остановки и подготовьте инструменты
Припарковав машину в безопасном месте, не забудьте включить аварийную сигнализацию и установить знак аварийной остановки, который находится в багажнике. В населённых пунктах его ставят в 20 метрах позади авто, а на трассе - в 40 метрах.
Там же, в багажнике, найдите запаску и домкрат с баллонным ключом. Обычно производитель располагает всё это в специальной нише под поликом, куда можно добраться, приподняв нижнюю панель.
Хорошо, если у вас с собой будет насос и манометр для проверки давления, а также противооткатные упоры. Ну и, конечно, не помешают перчатки, поскольку немного испачкать руки всё же придётся.
3. Снимите колесо
Достав все инструменты и запаску, разложите их рядом с пробитым колесом и попросите всех пассажиров выйти из машины. Даже если на улице или проливной дождь, безопасность прежде всего.
Несмотря на ручник и включённую передачу, перед установкой домкрата нужно дополнительно зафиксировать колёса с помощью упоров. За них, впрочем, сойдут любые камни или куски кирпича.
Если нужно заменить заднее колесо, упоры ставятся с обеих сторон передних колёс, и наоборот.
Теперь можно приступать к снятию колеса. Сначала освободите диск от пластикового колпака и с помощью баллонного ключа ослабьте болты. Чтобы сдвинуть их с места, понадобится большое усилие, которое можно обеспечить весом своего тела, просто надавив на ключ ногой. Полностью выкручивать болты не надо: достаточно вывернуть их на один оборот.
После этого нужно поднять машину домкратом. Устанавливать его куда попало ни в коем случае нельзя. Специально для этих целей на днище есть небольшие усиленные места, которые обычно находятся позади переднего колеса или сразу перед задним. Производитель обозначает их с помощью треугольников или вырезов внизу порогов. Если сварной шов закрыт пластиковыми накладками, то они будут прерываться в точках установки домкрата.
Подведите домкрат под днище и начните крутить его рукоятку по часовой стрелке. Обязательно следите, чтобы домкрат поднимался ровно, не кренился.
Если под весом машины нижняя лапа домкрата уходит в грунт, нужно подложить под неё что-то вроде куска доски или кирпича.
Слишком поднимать колесо не стоит. Достаточно остановиться в 5 см от земли. После этого можно полностью вывернуть болты и снять пробитое колесо со ступицы. Его лучше задвинуть под машину в качестве страховки, а болты сложить куда-нибудь на тряпочку, чтобы не потерялись.
4. Установите и проверьте запаску
Осталось поставить вместо проколотого колеса запаску. Для этого совместите отверстия на диске с отверстиями в ступице, наденьте колесо и наживите болты, полностью завернув их от руки.
Гайки, крепящие колёса к ступице, важно установить полукруглой стороной к диску, а не наружу.
Уберите пробитое колесо из-под машины, опустите домкрат и окончательно затяните болты. Делать это нужно правильно. В колёсах с четырьмя или шестью отверстиями попарно затягиваются противоположные болты. Если отверстий пять, то тянуть нужно в таком порядке, будто рисуешь пятиконечную звезду.
Остаётся собрать инструмент, убрать домкрат и упоры, а также проверить давление в установленном колесе и при необходимости подкачать его. Если насоса под рукой нет, можно попросить помощи у проезжающих мимо водителей.
Если используете малогабаритную запаску, так называемую докатку, то не забывайте об осторожности: обычно на ней можно двигаться со скоростью не более 80 км/ч и на расстояние максимум 100 километров.
Ну и, конечно, постарайтесь как можно скорее починить пробитое колесо в специализированном шиномонтаже, чтобы не испытывать судьбу и не ездить без запаски.
То, что мы рулим именно передними колесами, воспринимается как само собой разумеющийся факт. Однако любой более-менее опытный водитель знает, что на машине удобнее парковаться задом, то есть когда управляемая ось находится сзади относительно направления движения машины. Так почему же автопроизводители не делают легковушек с управляемыми колесами сзади вместо принятого сейчас повсеместно «переднеуправляемого» стандарта?
Актуальные Автоновости
Существующие системы подруливающих задних колес, устанавливаемые на некоторые современные легковые и большие грузовые машины, ответа на интересующий нас вопрос не дадут. Они именно подруливают, а не рулят. Основную роль все-равно играют передние колеса. При этом в мире хватает транспорта, который управляется исключительно задними колесами. Например, всевозможные погрузчики: от складских вилочных малюток до карьерных гигантов. Повышенная маневренность, обусловленная задними рулевыми колесами, для них - необходимость. Так чем же хуже в этом смысле легковой транспорт?
Одно из первых объяснений такой «несправедливости» из числа прочих приходящих на ум, - сила традиции. Как повелось «испокон автомобилизма» делать переднюю ось управляющей, так и идет. Но звучит оно, согласитесь, слабовато. Сколько лет был привычен и традиционен, например, задний привод. Но как только придумали более удобный передний, весь мир немедленно наплевал на «традицию» и переориентировался на переднеприводный тип легковушки. Вторая версия, объясняющая факт преобладания передних управляемых колес, - технологическая. Водитель сидит в передней части машины, поэтому «баранка» тоже находится в передней ее части. В таких условиях «тянуть» механизм привода управляемых колес к задней оси - сильно усложнять конструкцию ради совершенно не очевидных преимуществ.
Короче говоря, овчинка выделки не стоит. Версия эта представляется вполне жизнеспособной. Главная же причина, по которой управляемые колеса у большинства машин - передние, совершенно иная. Подсказкой тут может служить именно высокая маневренность тех же погрузчиков, поворотом задних колес способных развернуться практически на месте. Дело в том, что поворачивающие задние колеса сообщают транспортному средству избыточную поворачиваемость. На скоростях 5-10 км/ч она - благо, обеспечивающее великолепную маневренность. Но когда речь идет о скоростидаже немногим большей, каждый поворот задних колес будет приводить к заносу кормы машины.
Актуальные Автоновости
Представьте тот же погрузчик, едущий по улице города с типичной «автомобильной» скоростью 50-60 км/ч. Легковушка на такой скорости спокойно впишется в плавный поворот дороги. А наш условный погрузчик, в лучшем случае, развернется боком и, скорее всего, еще и перевернется. Теперь представим, что будет с машиной, рулящей «задом», на скоростях около 100 км/ч, да еще в дождь, когда дорога скользкая. Малейшее перестроение - и она закрутится волчком. Именно поэтому, кстати, на всех современных легковушках, оснащенных подруливающей задней подвеской, на больших скоростях задние колеса поворачиваются в ту же сторону, что и передние - чтобы машина смещалась в сторону практически боком, а не поворачивала поперек общему направлению движения.
