Органы управления автомобилем — это компоненты автомобилей и других дорожных транспортных средств с силовым приводом , таких как грузовики и автобусы , используемые для вождения и парковки.
Хотя элементы управления, такие как рулевое колесо и педали, существовали с момента изобретения автомобилей, другие элементы управления развивались и адаптировались к требованиям водителей. Например, механические коробки передач стали менее распространенными, поскольку технологии, связанные с автоматическими коробками передач, стали более продвинутыми.
Более ранние версии фар и сигнальных огней работали на ацетилене или масле. Ацетилен был предпочтительнее масла, потому что его пламя устойчиво как к ветру, так и к дождю. Ацетиленовые фары, которые давали яркий зеленоватый свет, были популярны до окончания Первой мировой войны; хотя первые электрические фары были представлены в 1898 году (и они работали от батареек), только с появлением высокомощных лампочек и более мощных автомобильных электрогенераторных систем в конце 1910-х годов электрические системы освещения полностью вытеснили ацетилен.
Первые автомобили управлялись с помощью румпеля , иногда слева или справа, иногда по центру. Рулевое колесо впервые было использовано, когда Альфред Вашерон участвовал в гонке Париж-Руан 1894 года на автомобиле Panhard et Levassor . В 1898 году рулевое колесо стало стандартной функцией автомобилей Panhard et Levassor. В США оно было представлено компанией Packard в 1899 году, а к 1908 году было установлено на большинстве моделей. [1]
Усилитель руля помогает водителям управлять автомобилем, увеличивая усилие, прилагаемое водителем к рулевому управлению. Усилитель руля использовал гидравлику для уменьшения усилия водителя к рулевому управлению. Однако гидравлическое рулевое управление заменяется электрическим усилителем руля , поскольку он устраняет необходимость в гидравлическом насосе и повышает топливную экономичность. [2]
В современных автомобилях система торможения всех четырех колес управляется педалью, расположенной слева от педали акселератора.
Обычно также имеется стояночный тормоз , который управляет только задними тормозами (или реже, только передними тормозами, как в Saab 99 и Citroën Xantia ). Традиционно он управлялся рычагом между передними сиденьями, называемым ручным тормозом , но также появлялся в виде рычага между сиденьем водителя и дверью (как в Porsche 911 ), ручки, отведенной от панели (как в Volkswagen Transporter ), ножной педали (как в Nissan Leaf ) и других менее распространенных устройств. Все эти элементы управления тянут за подпружиненный трос и удерживаются на месте храповым механизмом до тех пор, пока не будут отпущены.
В 2000-х годах электронные стояночные тормоза прямого действия, управляемые переключателем (как в Volkswagen eGolf [3] ), становятся все более распространенными, заменяя механические системы с тросовым приводом.
В ралли часто используется гидравлический ручной тормоз для задних колес, управляемый длинным вертикальным рычагом, простирающимся до рулевого колеса. Он предназначен для облегчения поворотов ручного тормоза, а не для парковки, поэтому не имеет храпового механизма. [4]
Дроссельная заслонка , которая управляет подачей топлива и воздуха в двигатель и также известна как «акселератор» или «педаль газа», обычно является крайней правой напольной педалью. Она имеет отказоустойчивую конструкцию — пружину, которая возвращает ее в положение холостого хода, если она не нажата водителем.
Обычно дроссель и тормоз управляются правой ногой, а сцепление — левой. Однако некоторые водители иногда путают акселератор с тормозом, что приводит к внезапному непреднамеренному ускорению и становится причиной 16 000 аварий в год в США. [5] Есть также водители, которые намеренно практикуют торможение левой ногой .
Ранние автомобили имели ручной рычаг для управления дроссельной заслонкой, либо напрямую, либо посредством управления регулятором скорости двигателя, который в свою очередь управлял как дроссельной заслонкой, так и синхронизацией. [6] В 1900 году в Великобритании был представлен автомобиль Wilson-Pilcher , который имел ручной регулятор скорости и ножной дроссель, который мог переопределять действие регулятора. В отличие от современных педалей газа, ее можно было поднять, чтобы разогнать автомобиль, или нажать, чтобы замедлить его, «и таким образом можно было осуществлять быстрые ускорения или замедления», не мешая регулируемой скорости, установленной с помощью ручного управления. [6] Сочетание регулируемой скорости двигателя с переопределением ножного дросселя во многом похоже на современный круиз-контроль . Несмотря на это развитие, ручные дроссели, установленные на рулевой колонке, оставались распространенными, особенно в массовых автомобилях, таких как Ford Model T. [ 7] Более поздние автомобили использовали как ножную педаль, так и ручной рычаг для установки минимального дросселя. У Stutz Bearcat 1918 года была центральная педаль газа со сцеплением и тормозом справа и слева. [8] Современный круиз-контроль был изобретен в 1948 году. [9]
Транспортные средства, которые генерируют энергию с помощью двигателя внутреннего сгорания (ДВС), как правило, оснащены трансмиссией или коробкой передач для изменения соотношения скорости и крутящего момента, а также направления движения. Это обычно не относится к электромобилям , поскольку их двигатели могут двигать транспортное средство как вперед, так и назад с нулевой скорости. В некоторых полноприводных автомобилях есть рычаг переключения передач, который включает коробку передач с пониженным передаточным числом. Другие рычаги могут переключаться между приводом на два и на четыре колеса и блокировкой дифференциала .
Некоторые автомобили имеют механизм свободного хода , который отсоединяет приводной вал от ведомого вала. Это происходит, когда ведомый вал вращается быстрее, чем приводной вал. Например, Saab использовал систему свободного хода в своих более ранних автомобилях, чтобы позволить двигателю отсоединяться от трансмиссии во время движения по инерции. Эта функция была добавлена из-за ограниченной смазки в двухтактном двигателе. Двухтактный двигатель с бензиновой смазкой требует смазки в соответствии со скоростью, но обеспечивает эту смазку в соответствии со степенью открытия дроссельной заслонки. Когда двигатель работает на высоких оборотах и низком дросселе (например, при движении по инерции с длинного холма), предоставляемой смазки может быть недостаточно. С механизмом свободного хода двигатель, движущийся по инерции, может снизить свою скорость до холостого хода, таким образом, требуя только небольшой смазки, доступной от закрытого, движущегося по инерции, дросселя. Механизм свободного хода также может использоваться для снижения высоких температур выхлопных газов в двухтактных моделях, вызванных длительным использованием дросселя на более высоких оборотах. [10]
Свободный ход сохранялся в четырехтактном варианте до конца производства и в Saab 99 с двигателем Triumph объемом 1709 куб. см. Небольшим недостатком свободного хода, особенно для водителей, незнакомых с Saab, является то, что он делает невозможным торможение двигателем, хотя его можно было вручную включить или выключить с помощью элемента управления в пространстве для ног. Фиксированное включение колеса с помощью ноги могло быть затруднено, так как для этого требовалось тянуть за «Т-образную рукоятку», предназначенную для ручного управления. [10] Некоторые автомобили, такие как Rover P4 , включают ручной переключатель для включения или выключения свободного хода. [11]
Механическая коробка передач также известна как ручная коробка передач , stick shift , standard и stick . Большинство автомобильных механических коробок передач имеют несколько передаточных чисел , которые выбираются путем блокировки выбранных пар шестерен на выходном валу внутри трансмиссии. Механические коробки передач оснащены педалью сцепления, управляемой водителем, и ручным рычагом переключения передач или рычагом переключения передач, или, на мотоцикле; ручным рычагом сцепления и ножным рычагом переключения передач. Исторически автомобили имели ручной переключатель повышающей передачи .
Полуавтоматические трансмиссии механически такие же, как и обычные механические трансмиссии, но не имеют ручного механизма сцепления; вместо этого они облегчают работу водителя, используя систему автоматизации для управления сцеплением. Однако эти системы по-прежнему требуют участия водителя для ручного изменения передаточных чисел и не будут переключать передачи автоматически для водителя.
Стремление к удобству водителя привело к широкому внедрению популярной сейчас конструкции гидравлической автоматической трансмиссии в 1940-х годах, за которой последовала первая серийная бесступенчатая трансмиссия (CVT), Variomatic , в 1958 году. Автоматическая трансмиссия с ручным управлением переключением передач начала появляться на автомобилях массового производства в начале 1990-х годов, начиная с системы Tiptronic от Porsche . Позже, управляемая компьютером , автоматизированная механическая трансмиссия с одним сцеплением , впервые разработанная BMW и Ferrari , начала появляться на автомобилях массового производства в середине 1990-х годов; одним из примеров является Selespeed от Alfa Romeo , которая является той же системой, что используется Ferrari и BMW. Первая серийная конструкция трансмиссии с двойным сцеплением была представлена в 4-м поколении Volkswagen Golf R32 в 2003 году с коробкой передач с прямым переключением .
Некоторые автомобили с автоматической коробкой передач имеют дополнительные элементы управления, которые изменяют выбор, сделанный системой трансмиссии. Эти элементы управления зависят от двигателя и скорости движения. Автоматические селекторы передач обычно имеют прямую схему, начиная с самого переднего положения с парковкой и проходя через задний ход, нейтраль, привод и затем к более низким передачам.
Автомобили имеют элементы управления для фар , противотуманных фар, поворотников и других автомобильных осветительных приборов . Поворотники активируются водителем, чтобы предупредить других водителей о намерении повернуть или сменить полосу движения. [12] В то время как современный поворотник был запатентован в 1938 году, [13] электрические поворотники появились в 1907 году. [14]
С 2013 года [обновлять]большинство стран требуют, чтобы сигналы поворота были включены на всех транспортных средствах, движущихся по дорогам общего пользования. Рычаг сигнала поворота обычно активируется горизонтальным рычагом, выступающим из рулевой колонки.
.jpg/1280px-VW_polo_berline_dashboard_(372208491).jpg)
Транспортные средства, как правило, оснащены различными приборами, установленными на приборной панели для отображения параметров вождения и состояния механики. Размещение приборов может быть различным. Хотя они обычно устанавливаются за рулевым колесом, они также могут быть установлены по центру под ветровым стеклом или интегрированы в центральную консоль над климат-контролем и аудиосистемой . Стандартные датчики , установленные на дорожных транспортных средствах, включают в себя следующее:
Эти датчики дополняются набором контрольных ламп , которые указывают на выбранный в данный момент режим передачи трансмиссии , общим индикатором проверки двигателя и текущим состоянием различных систем автомобиля.
Компоновка и конструкция этих приборов развивались на протяжении многих лет, внедряясь в виде цифровых показаний , а не традиционных аналоговых циферблатных индикаторов. В зависимости от типа транспортного средства могут использоваться более специализированные приборы, такие как бортовой компьютер , указатель экономии топлива или индикатор уровня заряда батареи .
До появления стартера двигатели запускались различными сложными и опасными способами. К этим способам относились: заводные пружины, пороховые цилиндры и методы с использованием человеческой силы, такие как съемная ручная рукоятка . В 1896 году первый электрический стартер был установлен на Arnold [15] , одном из первых автомобилей, произведенных в Соединенном Королевстве. Чарльз Кеттеринг и Генри Лиланд позже изобрели и подали патент США 1,150,523 на первый электрический стартер в Америке в 1911 году. В 1912 году Cadillac Model Thirty стал первым американским автомобилем, на котором был установлен стартер.
До изобретения Chrysler в 1949 году комбинированного выключателя зажигания и стартера с ключом [16] стартер приводился в действие водителем, нажимающим кнопку, которая была установлена на полу или на приборной панели. Этот тип управления теперь вернулся с использованием бесключевого доступа . Ранние автомобили Chevrolet имели педаль стартера справа от акселератора, с дополнительной ручкой управления дроссельной заслонкой на приборной панели, поскольку было трудно одновременно нажимать на педаль стартера и педаль газа.
Другие исторические элементы управления двигателем, которые автоматизированы в современных легковых автомобилях, включают в себя воздушную заслонку , угол опережения зажигания и искрогаситель . [17]
Раньше все автомобили имели ручное управление для запуска и работы двигателя. Теперь современные автомобили имеют не только автоматизированное управление, но и элементы управления, которые не используются напрямую для управления транспортным средством. К таким элементам управления относятся кондиционер , навигационные системы , бортовые компьютеры , развлекательная система в автомобиле , стеклоочиститель и сенсорные панели.
Эти элементы управления различаются по объему и конструкции в зависимости от типа автомобиля. Они также могут быть расположены и работать по-разному в других дорожных транспортных средствах, таких как мотоциклы , где дроссельная заслонка управляется ручным рычагом, а переключение передач — педалью. Некоторые типы элементов управления транспортным средством встречаются в рельсовых транспортных средствах . Например, некоторые трамваи и легкорельсовые транспортные средства, такие как трамвай PCC, используют автомобильные педали для управления скоростью.
В автогонках Формулы-1 многие параметры автомобиля могут быть установлены водителем во время гонки. Элементы управления для них установлены на рулевом колесе и могут включать в себя элементы управления для: баланса тормозов , дифференциала , момента зажигания, рекуперативного тормоза , ограничителя оборотов и других. [18]
Аварии из-за ошибки педали могут произойти, когда водитель нажимает на педаль газа, намереваясь нажать на тормоз; нога водителя соскальзывает с края тормоза на педаль газа.