Содержание

Устройство автомобиля Тюнинг автомобилей

Блог автолюбителя

Опыт эксплуатации

Авто статьи

Автомобильные книги

Авто справочник

Лучшие статьи

Устройство гидроусилителя и электроусилителя руля

Долгое время средство для уменьшения усилия на руле было одно: сделать побольше передаточное отношение привода и диаметр баранки. В данной статье мы рассмотрим устройство гидроусилителя руля (ГУР) и электроусилителя руля (ЭУР), а также как они работают.

Типы рулевого механизма

Сначала — о самих рулевых механизмах, которых насчитывается три типа. Один из них, хорошо 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 в рулевых приводах автомобилей классической компоновки более сложным устройствам. Полное их название - "винт-шариковая гайка-рейка-сектор".

С распространением на легковых автомобилях переднего привода, получил распространение тип рулевого механизма - "шестерня-рейка" или попросту реечный. Механизм "шестерня-рейка", будучи легче и технологичнее других механизмов, идеально подходит для переднеприводной компоновки и подвески McPherson, обеспечивая большую легкость и точность рулевого управления.

Теперь подавляющее большинство механизмов на легковых автомобилях - реечные. А грузовые машины, пикапы и большие внедорожники в основном по-прежнему довольствуются устройствами с винтом и гайкой.

Недостатки рулевого усилителя

эур и гурНеоспоримое преимущество рулевого усилителя - облегчение работы рук при парковочных маневрах, 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. Увы, в этом чаще всего виноват гидроусилитель - он слишком активно помогает водителю, убирая ту толику возвращающего усилия, которая и обеспечивает "чувство автомобиля".

Задача конструкторов при разработке и настройке ходовой части оказывается сложной. Ведь чтобы добиться хорошей информативности рулевого привода и одновременно не сделать баранку слишком тугой, нужно увязать воедино массу факторов: производительность насоса, геометрию передней подвески и углы установки колес, параметры задней подвески, характеристики шин и даже жесткость кузова на скручивание. Поэтому немудрено, что безупречные с этой точки зрения автомобили попадаются очень редко. Впрочем, многие фирмы специально жертвуют информативностью в пользу комфорта.

Привод электроусилителя Delphi E-Steer — электромотор и червячная передачаЕще одна задача, которая стоит перед конструкторами, - сделать так, чтобы на маленькой скорости руль был легким, а на большом ходу становился более упругим и информативным. В гидроусилителях, на помощь золотнику 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 еще один вариант решения - приводить насос гидроусилителя не от коленчатого вала двигателя, а от электромотора. Тогда, с помощью электроники изменяя частоту вращения электропривода, можно варьировать производительность насоса как угодно. Такая схема применяется в гидроусилителях автомобилей Mercedes-Benz А-класса. Правда, заманчивая идея на прямой вообще отключать насос, чтобы экономить топливо (на привод гидронасоса уходит несколько лошадиных сил), на практике неосуществима — при резком отклонении баранки давление не успеет возрасти так быстро, и руль может "закусить".

Гидроусилитель руля - ГУР

Исполнительный механизм гидроусилителя легкового автомобиля, как правило, выполнен заодно с рулевым механизмом - такие усилители 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, как здесь, располагаются по бокам рейки, то поршень размещается посередине корпуса. А если тяги крепятся к центральной части рейки, то поршень выносят вбок.

Роторный или аксиально-поршневой насос, приводимый ремнем от коленчатого вала, засасывает из бачка масло и нагнетает под высоким давлением в 50-100 атм в золотниковый распределитель. Задача распределителя - отслеживать усилие на руле и строго дозировано помогать поворачивать управляемые колеса. Для этого используют следящее устройство - чаще всего это 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.

В реечном механизме масло подается в корпус рейки — в ту или иную сторону от поршня, связанного с рейкой, и подталкивает ее вправо или влево. Когда баранка уже повернута до упора, срабатывают предохранительные клапаны, сбрасывая давление масла и сохраняя детали механизма от повреждения.

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

Электроусилитель руля - ЭУР

рулевой механизм типа винт—шариковая гайка—рейка—секторЭто электроусилители, в которых не осталось никакой гидравлики! На торсионе следящего устройства 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 автомобиля
  • информативность (самонастройка усилителя руля к скорости автомобиля)
  • независимость работы усилителя руля от температурных перепадов
  • экономичность
  • надежность (отсутствие шлангов, ремней, сальников, жидкостей)
  • не требует обслуживания (замены, доливки рабочей жидкости)
  • на порядок выше симметричность руля (отсутствие разницы вращающего усилия в левом и правом вращениях руля)

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 намного 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 полной массы и компоновки автомобиля может встраиваться в различные звенья рулевого управления. 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

реечный рулевой механизм с переменным отношениемА нельзя ли изменять еще и передаточное отношение? 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 как можно меньший угол.

Фирма ZF использует зубья рейки 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 и помогает немного изменить передаточное отношение.

И это ещё не всё. Уже сейчас на некоторых машинах, установлена система активного руления - Active Steering. Она позволяет изменять передаточное отношения рулевого механизма. Например, когда Вы едите по скоростному шоссе, руль должен быть чувствительным, а вот при парковке хотелось бы поменьше вращать баранку.

О развитии рулевого управления и его усилителей, читайте в статье "Рулевое управление современного автомобиля".

Комментарии к статье
Статьи по теме: