Пристрій гідропідсилювача і електропідсилювача керма - все про авто

Довгий час засіб для зменшення зусилля на кермі було одне: зробити побільше передавальне відношення приводу і діаметр керма. Розглянемо пристрій гідропідсилювача (ГУР) і електропідсилювача керма (ЭУР), як вони працюють.

Типи рульового механізму

Спочатку — про рульових механізмах, яких налічується три типи. Один з них, знайомий по "Жигулям", носить назву "черв'як-ролик" з-за того, що його дія заснована на використанні черв'ячної шестерінчатої пари. Такий механізм зійшов зі сцени, поступившись місцем більш складних пристроїв. Повна назва - "гвинт-кулькова гайка-рейка-сектор".

З поширенням на легкових автомобілях переднього приводу, отримав розповсюдження тип рульового механізму - "шестерня-рейка" або рейковий. Механізм "шестерня-рейка" легше і технологічніше інших механізмів, ідеально підходить для передньопривідною компонування і підвіски McPherson, забезпечуючи більшу легкість і точність управління.

Недоліки рульового підсилювача

Незаперечна перевага рульового підсилювача - полегшення роботи рук при парковці, коли доводиться робити багато обертів керма при максимальному зусиллі. Але підсилювач володіє ще однією корисною властивістю - він послаблює передачу на кермо ударів від нерівностей дороги.

А недоліки? Власники автомобілів з ГУР часто скаржаться на відсутність або нестачу реактивного зусилля на кермі. В цьому винен гідропідсилювач, він занадто активно допомагає водієві, прибираючи ту дещицю повертає зусилля, що забезпечує "почуття автомобіля".

Завдання конструкторів при розробці ходової частини виявляється складною. Щоб домогтися гарної інформативності рульового приводу і одночасно не зробити кермо тугий, потрібно пов'язати масу факторів: продуктивність насоса, геометрія передньої підвіски, кути установки коліс, параметри задньої підвіски, характеристики шин і навіть жорсткість кузова на скручування. Тому, бездоганні з цієї точки зору автомобілі трапляються рідко і багато фірми спеціально жертвують інформативністю на користь комфорту.

Ще одне завдання - зробити так, щоб на маленькій швидкості кермо був легким, а на ходу ставав пружним і інформативним. У гідропідсилювачах, на допомогу приходить електрогідравлічний модулятор тиску - із зростанням швидкості за сигналом від керуючого блоку він обмежує тиск у робочому контурі, і допомога гідропідсилювача сходить нанівець.

Існує варіант приводити насос гідропідсилювача не від коленвала двигуна, а від електромотора. Тоді, з допомогою електроніки змінюючи частоту обертання електроприводу, можна варіювати продуктивність насоса як завгодно. Правда, приваблива ідея на прямий відключати насос, щоб економити паливо (на привод гідронасоса йде кілька л. с.), нездійсненна на практиці — при різкому відхиленні керма тиск не встигне зрости так швидко, і кермо може "закусити".

Гідропідсилювач керма - ГУР

Виконавчий механізм гідропідсилювача, як правило, виконаний заодно з рульовим механізмом - їх називаються інтегральними. В якості робочої рідини В гідропідсилювачах іномарок використовується масло ATF - те ж, що і в автоматичних коробках передач.


Рейковий рульовий механізм з гідропідсилювачем. Якщо кермові тяги розташовуються по боках рейки, то поршень розміщується посередині корпусу. А якщо тяги кріпляться до центральної частини рейки, то поршень виносять вбік.
Насос ГУР, приводиться ременем від коленвала, засмоктує масло з бачка і нагнітає під високим тиском в 50-100 атм в розподільник. Завдання розподільника - відстежувати зусилля на кермі і дозовано допомагати повертати керовані колеса. Для цього використовують слідкуючий пристрій - найчастіше торсіон, вбудований в розріз рульового вала.

Коли машина стоїть, або їде по прямій, то зусилля на рульовому валу немає, і торсіон не закручений — відповідно, перекриті дозуючі канали розподільника, а масло зливається назад у бачок. Водій повертає кермо, колеса пручаються - торсіон закручується тим сильніше, чим більше зусилля на кермі. Золотник відкриває канали і направляє масло у виконавчий пристрій. Коли бублик повернена до упору, спрацьовують запобіжні клапани, скидаючи тиск масла і зберігаючи деталі від пошкодження.


Докладніше в статті "Гідропідсилювач керма. Технічне обслуговування", де вказані основні несправності ГУР.

Електропідсилювач керма - ЭУР

Це підсилювачі керма, в яких не залишилося гідравліки! На торсіонних стоїть датчик і в залежності від його сигналу електроніка подає струм потрібної полярності і сили на обмотки електродвигуна, зв'язаного з рульовим механізмом через черв'ячну передачу. А за сигналами від датчика швидкості можна змінювати характеристику підсилювача відповідно з будь закладеної в пам'ять блоку залежністю.

Переваги електропідсилювача:

незалежність роботи підсилювача від оборотів двигуна

інформативність (самоналаштування підсилювача керма до швидкості автомобіля)

незалежність роботи підсилювача керма від температури

економічність

надійність (відсутність шлангів, ременів, сальників, рідин)

не вимагає обслуговування (заміни і доливання робочої рідини)

вище симетричність керма (відсутність різниці зусилля в лівому і правому положенні)

Підсилювач керма споживає енергію тільки при обертанні керма, на відміну від гідропідсилювача, коли робоча рідина завжди ганяється по трубах, на що витрачається додаткова енергія. Коефіцієнт корисної дії електродвигуна вище ККД гідронасоса.

Варіант для автомобілів малого класу — підсилювач вбудований в рульову колонку	Варіант для автомобілів середнього класу	Варіант для автомобілів великого класу — електропривод підсилювача інтегрований з рульовою рейкою

Електропідсилювач залежно від маси і компонування автомобіля.
1 — рульова колонка; 2 — електропідсилювач з черв'ячною передачею і електронним блоком управління; 3 — проміжний вал; 4 — рейковий рульовий механізм; 5 — слідкуючий пристрій з торсіонні; 6 — блок управління; 7 — електропривод з механізмом гвинт—кулькова гайка—рейка

Рульовий механізм із змінним відношенням

А чи не можна змінювати передаточне відношення зусилля на кермі? Адже близько нульового положення бублики, коли їдеш по прямій на високій швидкості, зайва гострота рульового управління - заважає, змушуючи водія напружуватися. А при парковці або розвороті, навпаки, хотілося б мати передавальне відношення поменше — щоб повертати кермо на менший кут.

Для цих цілей використовується рейка з перемінним профілем: близько нульовій зоні трикутні зуби, а ближче до країв — трапецеїдальної форми. Шестерня входить з ними в зачеплення з різним плечем, що допомагає змінити передавальне відношення.

Це не все. На деяких машинах, встановлена система активного рулювання - Active Steering. Вона дозволяє змінювати передавальне відношення рульового механізму. Наприклад, коли їдете по шосе, кермо повинен бути чутливим, а при парковці хотілося б поменше обертати кермо.


Про подальший розвиток читайте у статті "Рульове управління сучасного авто".