Геометрия рулевого управления Аккермана — это геометрическое расположение тяг в рулевом управлении автомобиля или другого транспортного средства, призванное решить проблему, когда колесам на внутренней и внешней стороне поворота необходимо описывать окружности разного радиуса .
Он был изобретен немецким конструктором Георгом Ланкенспергером в Мюнхене в 1816 году, затем запатентован его агентом в Англии Рудольфом Акерманом (1764–1834) в 1818 году для конных экипажей. Эразм Дарвин может иметь приоритетное право на изобретение с 1758 года. [1] Он изобрел свою систему рулевого управления, потому что получил травму, когда перевернулась карета.
Цель геометрии Аккермана — избежать необходимости бокового скольжения шин при движении по кривой. [2] Геометрическое решение этой проблемы заключается в том, чтобы все колеса имели оси, расположенные как радиусы окружностей с общей центральной точкой. Поскольку задние колеса зафиксированы, эта центральная точка должна находиться на линии, продолженной от задней оси. Пересечение осей передних колес на этой линии также требует, чтобы внутреннее переднее колесо было повернуто при рулении на больший угол, чем внешнее колесо. [2]
Вместо предшествующего рулевого управления с «поворотным кругом», где оба передних колеса вращались вокруг общей оси, каждое колесо получило свою собственную ось, расположенную рядом со своей ступицей. Хотя эта конструкция и более сложная, она повышает управляемость, избегая приложения больших усилий от неровностей дорожного покрытия к концу длинного плеча рычага, а также значительно уменьшая продольное перемещение управляемых колес. Связь между этими ступицами поворачивает два колеса вместе, и путем тщательного подбора размеров связи геометрия Аккермана может быть приближена. Это было достигнуто путем создания связи не в виде простого параллелограмма, а путем выполнения длины рулевой тяги (подвижной связи между ступицами) короче, чем у оси, так что рулевые рычаги ступиц, казалось, « расходили наружу». По мере перемещения рулевого управления колеса поворачивались согласно Аккерману, при этом внутреннее колесо поворачивалось дальше. [2] Если рулевая тяга размещается перед осью, она должна быть длиннее по сравнению с ней, тем самым сохраняя это же «расхождение наружу».
Простое приближение к идеальной геометрии рулевого управления Аккермана может быть получено путем перемещения точек поворота рулевого управления [ требуется разъяснение ] внутрь так, чтобы они лежали на линии, проведенной между поворотными шкворнями рулевого управления , которые являются точкой поворота, и центром задней оси. [2] Точки поворота рулевого управления [ требуется разъяснение ] соединены жесткой штангой, называемой рулевой тягой , которая также может быть частью рулевого механизма, например, в форме рейки и шестерни . При идеальном Аккермане, при любом угле поворота рулевого управления, центральная точка всех окружностей, описываемых всеми колесами, будет лежать в общей точке.
Современные автомобили не используют чистое рулевое управление Аккермана, отчасти потому, что оно игнорирует важные динамические и податливые эффекты, но этот принцип хорош для маневров на низкой скорости. Некоторые гоночные автомобили используют обратную геометрию Аккермана, чтобы компенсировать большую разницу в угле скольжения между внутренней и внешней передними шинами при поворотах на высокой скорости. Использование такой геометрии помогает снизить температуру шин во время поворотов на высокой скорости, но снижает производительность при маневрах на низкой скорости. [3]
Условие Аккермана для автопоезда выполняется, когда оси колес транспортного средства и прицепа направлены в теоретический центр поворота (центр момента). [4]