Устройство гидро 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) автомобиля, как работают.

Типы рулевого механизма

Сначала — о рулевых механизмах. Один из них, знакомый по "Жигулям", называется "червяк-ролик" т.к. его действие основано на использовании червячной шестеренчатой пары. Полное название - "винт-шариковая гайка-рейка-сектор". Такой механизм считается устаревшим.

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

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.

Недостатки рулевого усилителя

Владельцы автомобилей с ГУР часто жалуются на отсутствие или нехватку реактивного усилия на руле. Виноват гидроусилитель - он слишком активно помогает водителю, убирая часть возвращающего усилия, которая обеспечивает "чувство автомобиля".

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, многие фирмы жертвуют информативностью в пользу комфорта.

Еще одна задача - чтобы на маленькой скорости руль был легким, а на ходу становился упругим и информативным. В ГУР 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.

Гидроусилитель руля - ГУР

Исполнительный механизм гидроусилителя выполнен заодно с рулевым механизмом - их называются интегральными. В качестве рабочей жидкости используется масло ATF - что и в автоматических коробках передач авто.

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 - торсион, встроенный в разрез рулевого вала.

Когда машина стоит или едет по прямой, то усилия на рулевом валу нет. 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 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 с любой заложенной в память блока зависимостью.

Преимущества:
  • независимость работы усилителя от оборотов двигателя и температуры;
  • информативность - самонастройка усилителя к скорости автомобиля;
  • 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 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.
Вариант для авто малого класса — усилитель встроен в рулевую колонку Вариант для автомобилей среднего класса Вариант для авто большого класса — электропривод усилителя интегрирован с рулевой рейкой

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.
Что ещё почитать