Содержание
О сайте

Устройство гидроусилителя и электроусилителя руля

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".

рулевое управление
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.

рулевой механизм с гидроусилителем
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.

Подробнее в статье "Гидроусилитель руля. Техническое обслуживание", где указаны основные неисправности ГУР.

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.

электроусилитель для автомобилей малого класса электроусилитель для автомобилей среднего класса электроусилитель для автомобилей большого класса
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.

О дальнейшем развитии читайте в статье "Рулевое управление современного авто".
Остались вопросы? Пишите
Что ещё почитать


н
а
в
е
р
х