Ошибка геометрии рулевого управления

В типичной системе рулевого управления рулевое воздействие от редуктора на корпусе автомобиля к рулевым рычагам на колесах передаётся через передаточные соединения управления (relay linkage). Управляющее воздействие достигается за счёт поступательного перемещения передаточных соединений в присутствии произвольных движений подвески. Существует очевидный потенциал для возникновения управляющих воздействий из-за движений подвески, которые известны как ошибки геометрии рулевого управления.

Для идеальной системы рулевого управления передаточное соединение разработано таким образом, что во время отклонений подвески дуга, описываемая его шаровым соединением с рулевым рычагом, точно следует изгибу рулевого рычага. В этом случае во время нормального движения и движениях в подвеске при управлении дополнительные воздействия в рулевой системе не возникают. На практике такого идеала не всегда возможно достичь из-за проблем с компоновкой, нелинейности в движениях подвески, а также из-за изменения геометрии, когда происходит управление колёсами. Следовательно, возникнут ошибки, которые могут привести к изменениям в углах схождения вместе с отклонениями подвески, систематическому уводу на обоих колесах, или комбинации этих двух.

Геометрия для достижения "идеала" не взаимодействует с независимой передней подвеской, как показано на Рисунке 8.4. Независимо от используемого типа подвески, для вертикального перемещения колеса вокруг точки нормальной езды движение будет определяться некоторыми ограничениями в соединениях. Для показанной конфигурации с верхним и нижним управляющим рычагом, внешний конец каждого рычага относительно кузова транспортного средства будет описывать дугу с центром вращения, находящимся на кузове. Это определяет движение верхних и нижних концов поворотного кулака и, в конечном счёте, движение рычага с шаровым соединением в его промежуточном положении на кулаке. Если управляющий рычаг с шаровым соединением расположен в непосредственной близости от одного из управляющих рычагов, его идеальный центр будет близок к внутренней точке поворота этого рычага. Если расположен в некотором промежуточном положении на кулаке, его идеальный центр будет находится в точке, которая является промежуточной между внутренними центрами поворотов этих двух рычагов. Хотя положение идеального центра можно оценить и на глаз, чтобы точно определить его местоположение, необходимо геометрическое исследование. Возможность определить эту точку имеют многие из программ компьютерного автоматизированного проектирования (computer-aided-design, CAD). Кроме того, чтобы найти центр, могут быть использованы различные геометрические методы (поворотный круг, построение Гартмана или построение Бобилье) [5,6].

Рис. 8.4. Идеальная геометрия рулевого управления для независимой передней подвески.

Следует отметить, что идеальный центр для рулевого рычага с шаровым соединением определяется кинематическим (при движении) поведением связей подвески, анализ которых немного отличается от используемого для моделирования поведения клевка при торможении и приседания. При анализе клевка при торможении и приседания цель состоит в том, чтобы определить отклик подвески на воздействия силы и крутящего момента. Выводом в этом случае является то, что связи ведут себя как единый рычаг, поворачивающийся относительно виртуального центра верхнего и нижнего управляющих рычагов, расположенного на пересечении проекций осей управляющих рычагов. Тем не менее, анализ движения связей приводит к другому центру из-за изменений углов в результате движения.