Долгое время средство для уменьшения усилия на руле было одно: сделать побольше передаточное отношение привода и диаметр баранки. Рассмотрим устройство гидроусилителя (ГУР) и электроусилителя руля (ЭУР), как они работают.
Типы рулевого механизма
Сначала — о рулевых механизмах, которых насчитывается три типа. Один из них, знакомый по "Жигулям", носит название "червяк-ролик" из-за того, что его действие основано на использовании червячной шестеренчатой пары. Такой механизм сошел со сцены, уступив место более сложным устройствам. Полное название - "винт-шариковая гайка-рейка-сектор".
С распространением на легковых автомобилях переднего привода, получил распространение тип рулевого механизма - "шестерня-рейка" или реечный. Механизм "шестерня-рейка" легче и технологичнее других механизмов, идеально подходит для переднеприводной компоновки и подвески McPherson, обеспечивая большую легкость и точность управления.
Недостатки рулевого усилителя
Неоспоримое преимущество рулевого усилителя - облегчение работы рук при парковке, когда приходится совершать много оборотов баранки при максимальном усилии. Но усилитель обладает еще одним полезным свойством - он ослабляет передачу на руль ударов от неровностей дороги.
А недостатки? Владельцы автомобилей с ГУР часто жалуются на отсутствие или нехватку реактивного усилия на руле. В этом виноват гидроусилитель - он слишком активно помогает водителю, убирая ту толику возвращающего усилия, которая обеспечивает "чувство автомобиля".
Задача конструкторов при разработке ходовой части оказывается сложной. Чтобы добиться хорошей информативности рулевого привода и одновременно не сделать баранку тугой, нужно увязать массу факторов: производительность насоса, геометрию передней подвески, углы установки колес, параметры задней подвески, характеристики шин и даже жесткость кузова на скручивание. Поэтому, безупречные с этой точки зрения автомобили попадаются редко и многие фирмы специально жертвуют информативностью в пользу комфорта.
Еще одна задача - сделать так, чтобы на маленькой скорости руль был легким, а на ходу становился упругим и информативным. В гидроусилителях, на помощь приходит электрогидравлический модулятор давления - с ростом скорости по сигналу от управляющего блока он ограничивает давление в рабочем контуре, и помощь гидроусилителя сходит на нет.
Существует вариант приводить насос гидроусилителя не от коленвала двигателя, а от электромотора. Тогда, с помощью электроники изменяя частоту вращения электропривода, можно варьировать производительность насоса как угодно. Правда, заманчивая идея на прямой отключать насос, чтобы экономить топливо(на привод гидронасоса уходит несколько л.с.), на практике неосуществима — при резком отклонении баранки давление не успеет возрасти так быстро, и руль может "закусить".
Гидроусилитель руля - ГУР
Исполнительный механизм гидроусилителя, как правило, выполнен заодно с рулевым механизмом - их называются интегральными. В качестве рабочей жидкости в гидроусилителях иномарок используется масло ATF - то же, что и в автоматических коробках передач.
Реечный рулевой механизм с гидроусилителем. Если рулевые тяги располагаются по бокам рейки, то поршень размещается посередине корпуса. А если тяги крепятся к центральной части рейки, то поршень выносят вбок.
Насос ГУР, приводимый ремнем от коленвала, засасывает из бачка масло и нагнетает под высоким давлением в 50-100 атм в распределитель. Задача распределителя - отслеживать усилие на руле и дозировано помогать поворачивать управляемые колеса. Для этого используют следящее устройство - чаще всего торсион, встроенный в разрез рулевого вала.
Когда машина стоит или едет по прямой, то усилия на рулевом валу нет, и торсион не закручен — соответственно, перекрыты дозирующие каналы распределителя, а масло сливается обратно в бачок. Водитель поворачивает руль, колеса сопротивляются - торсион закручивается тем сильнее, чем больше усилие на руле. Золотник открывает каналы и направляет масло в исполнительное устройство. Когда баранка повернута до упора, срабатывают предохранительные клапаны, сбрасывая давление масла и сохраняя детали от повреждения.
Электроусилитель руля - ЭУР
Это усилители руля, в которых не осталось гидравлики! На торсионе стоит датчик и в зависимости от его сигнала электроника подает ток нужной полярности и силы на обмотки электромотора, связанного с рулевым механизмом через червячную передачу. А по сигналам от датчика скорости можно изменять характеристику усилителя в соответствии с любой заложенной в память блока зависимостью.
Преимущества электроусилителя:
- независимость работы усилителя от оборотов двигателя
- информативность (самонастройка усилителя руля к скорости автомобиля)
- независимость работы усилителя руля от температуры
- экономичность
- надежность (отсутствие шлангов, ремней, сальников, жидкостей)
- не требует обслуживания (замены и доливки рабочей жидкости)
- выше симметричность руля (отсутствие разницы усилия в левом и правом положении)
Усилитель руля потребляет энергию только при вращении руля, в отличие от гидроусилителя, когда рабочая жидкость всегда гоняется по трубам, на что тратится дополнительная энергия. Коэффициент полезного действия электродвигателя выше КПД гидронасоса.
 |  |  |
| Вариант для автомобилей малого класса — усилитель встроен в рулевую колонку | Вариант для автомобилей среднего класса | Вариант для автомобилей большого класса — электропривод усилителя интегрирован с рулевой рейкой |
Электроусилитель в зависимости от массы и компоновки автомобиля
1 — рулевая колонка; 2 — электроусилитель с червячной передачей и электронным блоком управления; 3 — промежуточный вал; 4 — реечный рулевой механизм; 5 — следящее устройство с торсионом; 6 — блок управления; 7 — электропривод с механизмом винт—шариковая гайка—рейка
Рулевой механизм с переменным отношением
А нельзя ли изменять передаточное отношение усилия на руле? Ведь около нулевого положения баранки, когда едешь по прямой на высокой скорости, излишняя острота рулевого управления - мешает, заставляя водителя напрягаться. А при парковке или развороте, наоборот, хотелось бы иметь передаточное отношение поменьше — чтобы поворачивать руль на меньший угол.
Для этих целей используется рейка с переменным профилем: в около нулевой зоне зубья треугольные, а ближе к краям — трапецеидальной формы. Шестерня входит с ними в зацепление с разным плечом, что помогает изменить передаточное отношение.
Это не всё. На некоторых машинах, установлена система активного руления - Active Steering. Она позволяет изменять передаточное отношения рулевого механизма. Например, когда едите по шоссе, руль должен быть чувствительным, а при парковке хотелось бы поменьше вращать баранку.
Свежие комментарии