Для автомобилей с усиленным рулевым механизмом что это значит

Какие бывают усилители рулевого управления?

Современный автомобиль сложно представить без усилителя рулевого управления. Ведь легкость вращения «баранки» — один из важнейших потребительских параметров. Разные производители предлагают различные варианты усилителей. Чем они отличаются друг от друга?

Первые усилители были использованы серийно в 30-х годах ХХ века на грузовиках. Тогда водитель уже с трудом справлялся с поворотами колес, несмотря на огромный диаметр «баранки», и даже помощнику шофера (тогда существовала и такая должность) помимо обязанностей по обслуживанию автомобиля добавили новую повинность – в крутых виражах он помогал крутить руль. По сути, машиной управляли «в четыре руки».

Пневматический усилитель руля

Поскольку в тормозах работал сжатый воздух, решение лежало на поверхности — сделать усилитель пневматическим. Такие устройства были просты и дешевы, но очень шумны. При этом точно спрогнозировать, насколько надо крутить «баранку», чтобы вписаться в поворот, мог только очень опытный водитель. Дело в том, что пневматика работала по принципу «включено-выключено» — если руль повернуть чуть-чуть, усилитель не работал, на больших же углах «баранка» уже не сопротивлялась вращению, а уже сама рвалась из рук и колеса мгновенно выворачивались полностью. А попадись на дороге яма или выбоина, колеса из-за большой упругости воздуха могли повернуть, куда им вздумается.

Гидравлический усилитель руля

Поэтому в середине столетия воздух сменила жидкость. Гидравлические усилители лишены недостатков предшественника. Приводимый двигателем насос создает необходимое давление. Распределитель, связанный с рулевым валом, отслеживает угол поворота «баранки» и сопротивление на ней, дозируя количество масла, направляемого в дополнительное устройство, которое и поворачивает колеса. Оно может стоять отдельно от рулевого механизма или составлять с ним единое целое. В последнем случае гидроусилитель называют интегральным. Его-то в основном и применяют на легковых автомобилях — от «Лады» до «Мерседеса».

Гидроусилитель еще и сглаживает толчки от неровностей дороги, приходящие на «баранку». При этом «гидравлика» настолько эффективна, что позволяет удержать машину на дороге, даже если вдруг лопнет покрышка и сопротивление на рулевом колесе резко многократно возрастет. Улучшается маневренность — от упора до упора «баранку» крутить надо меньше.

Минусы гидроусилителя вытекают из его сложности. В нем необходимо контролировать уровень жидкости, следить за герметичностью магистралей, менять масло и т.п. Насос усилителя работает постоянно, независимо от того, поворачивает водитель руль или нет. Значит, двигатель теряет впустую ни много ни мало около 7% мощности (для городской микролитражки — существенная цифра). Давление в системе напрямую зависит от оборотов коленвала. Поэтому при маневрах на малых скоростях или при быстром вращении «баранки» производительности насоса не хватает. Руль, как говорится, «закусывает». А на трассе он, наоборот, становится «пустым», теряется «чувство дороги» — ведь при высоких оборотах мотора усилитель работает по максимуму, чтобы решить эту проблему применяют специальные устройства (насос с переменной производительностью, различные клапаны, модуляторы и т.д.), усложняя и удорожая и без того сложный механизм. Кроме того, вся система очень тяжелая. Покупателю это не принципиально, а вот конструктор для сохранения заданных параметров автомобиля (ресурс, максимальная скорость и т.д.) вынужден увеличивать мощность двигателя, усиливать другие элементы, что в свою очередь удорожает машину.

Электрогидроусилитель

Электрогидроусилитель лишен большинства недостатков «чистой» гидравлики. Такие устройства устанавливаются, например, на «Ford Focus» второго поколения. По конструкции электрогидравлический усилитель аналогичен гидравлическому, но только давление в нем создает насос, приводимый не двигателем машины, а собственным электромотором. Его работой руководит электроника. Иногда водитель даже сам может выбрать режим работы. Например, «городской» (руль работает легче) или «движение по трассе» (руль становится «тяжелее», что повышает точность управления на высоких скоростях). Производительность электрогидроусилителя не зависит от оборотов мотора, его мощность теряется только на привод генератора, но масса системы в целом и ее сложность остаются на прежнем уровне. Таким образом, электрогидроусилитель – переходный вариант от гидравлики к электроусилителю.

Электроусилитель руля

Электрический усилитель год от года все популярнее. Им оснащены большинство автомобилей последних моделей. Его конструкция проще, чем у гидро- и электрогидроусилителя — электромотор просто доворачивает рулевой вал.

Электроусилитель компактен и расположен на рулевой колонке. Командует им электронный блок, собирающий и обрабатывающий сигналы от нескольких датчиков (углы и скорости поворотов «баранки», скорость автомобиля, обороты двигателя и т.п.). Такой усилитель в целом легче и проще своих предшественников, не требует обслуживания‚ но усилие на руле многим водителям кажется искусственным. У них возникает ощущение управления автомобилем в компьютерной игре. Тем не менее большинство изготовителей работает над совершенствованием именно этой системы. Ведь кроме всего прочего, электроусилитель позволяет реализовать большинство новомодных функций: автопарковка, удержание машины в своей полосе, а также будущее использование автопилотов. А это значит, что электрические усилители – самые перспективные.

Источник

Усилители рулевого управления

Если на управляемые колеса приходится большой вес, то управление затрудняется из-за необходимости прикладывать к рулевому колесу значительные усилия. Это предопределило применение усилителей рулевого управления.
Если первоначально по указанным причинам усилители применялись на тяжелых грузовых автомобилях и автобусах с высокими нагрузками на управляемые колеса, то в последние десятилетия усилители стали более широко применяться также и на легковых автомобилях, в том числе малого класса, поскольку позволяют использовать рулевые механизмы с меньшими передаточными числами и обеспечивать точность и быстродействие управления на высоких скоростях движения (меньше необходимые углы поворота рулевого колеса).
Возрастающие при этом усилия, необходимые для маневрирования с большими углами поворота колес (например, парковка), компенсируются действием усилителя. Кроме того, наличие усилителя снижает общую физическую нагрузку на водителя, в ряде случаев позволяет гасить удары от дорожных неровностей, усилитель обеспечивает возможность удержания автомобиля на дороге при повреждении шин или подвески. Но усилитель может оказать и отрицательное влияние на рулевое управление, например из-за низкого быстродействия (запаздывание включения при резких поворотах руля), потери водителем «чувства дороги», снижении точности управления при слишком облегченном повороте рулевого колеса, колебаниях управляемых колес, спровоцированных усилителями.
Современные рулевые усилители имеют конструкцию, свободную от данных недостатков. Усилители, применяемые на современных автомобилях, по принципу своего действия могут быть адаптивными и неадаптивными, а по типу привода — гидравлическими, пневматическими и электрическими. Адаптивные усилители могут изменять коэффициент усиления в зависимости от скорости автомобиля. У автомобиля с таким усилителем при маневрировании на стоянке усилие, необходимое для поворота рулевого колеса, значительно ниже, чем у неадаптивных, а по мере увеличения скорости движения автомобиля усилие поворота увеличивается.
Неадаптивный усилитель состоит из трех основных частей:
— источника энергии;
— силового элемента, создающего дополнительное усилие при работе рулевого управления;
— управляющего элемента, отвечающего за включение и выключение силового элемента.
Адаптивный усилитель руля, кроме перечисленных частей, имеет датчик скорости автомобиля, электронный блок управления и исполнительное устройство (обычно электрогидравлическое), которое воздействует на управляющий элемент.

Большинство современных автомобилей с усилителем имеют гидравлический усилитель рулевого управления, в котором гидравлический насос, приводимый от двигателя автомобиля (источник энергии), создает давление в гидравлическом цилиндре (силовой элемент). Наиболее распространены гидроусилители, в которых силовой и распределительный элементы объединены с рулевым механизмом в одном корпусе (гидроруль). Поршнем гидроцилиндра в реечном рулевом механизме при этом является рулевая рейка, в механизме «винт – гайка–рейка–сектор» — гайка. Управляющее устройство выполнено в виде золотника на входном вале механизма, который при прикладывании усилия к рулевому колесу поворачивается (или смещается) перекрывает определенные каналы для прохода жидкости и тем самым соединяет правую или левую полость гидроцилиндра с гидравлическим насосом.
На некоторых автомобилях (многоосные, тяжелые грузовые) гидроцилиндр устанавливают в непосредственной близости от управляемого колеса для снижения нагрузок на рулевой привод. Иногда с целью унификации конструкции рулевого механизма для автомобилей с усилителями и без них золотниковое распределительное устройство также располагается на тягах рулевого привода.

Электрогидравлический рулевой усилитель

Разновидностью гидроусилителя является электрогидравлический усилитель, в котором гидравлический насос соединен с электродвигателем, питающимся от бортовой электросети автомобиля. Конструктивно электродвигатель и гидронасос объединены в силовой блок (Powerpack).
Преимущества такой схемы: компактность, возможность функционирования при неработающем двигателе (источник энергии — АКБ автомобиля); включение гидронасоса только в необходимые моменты (экономия энергии), возможность применения электронных схем регулирования в цепях электродвигателя.

Электрические усилители рулевого управления:
а — с воздействием на рулевой вал;
б — с воздействием на шестерню рулевого механизма;
в — с воздействием на рейку рулевого механизма

В последние годы на легковых автомобилях стали применяться электрические усилители рулевого управления, в которых функции силового элемента выполняет электродвигатель, а управляющего элемента — электронный блок. Основные преимущества данного усилителя: удобство регулирования характеристик, повышение надежности (отсутствие гидравлики), экономное расходование энергии. Возможны следующие варианты компоновки электроусилителя:
— усилие электродвигателя передается на вал рулевого колеса;
— усилие электродвигателя передается на вал шестерни реечного рулевого механизма;
— электродвигатель воздействует через винтовую гайку на рейку рулевого механизма.
Электроусилитель с воздействием на вал рулевого колеса может быть установлен без серьезных переделок на автомобили при условии, что прочность деталей рулевого управления окажется достаточной.
Пока электроусилители применяются лишь на легких автомобилях, поскольку существующие бортовые источники электроэнергии не могут обеспечить работу электродвигателя высокой мощности. Но в случае перехода на более высокое напряжение бортовой сети (например, 42 В) можно ожидать расширения сферы применения электроусилителей.

Источник

Рулевое управление автомобиля: устройство, принцип работы и виды

Рулевое управление – это узел транспортного средства, который предназначен для обеспечения выполнение поворота направо и налево. Поговорим более подробно о том, каково его устройство, каких он бывает видов, как работает и от каких неисправностей чаще всего страдает.

Устройство рулевого управления автомобиля

Вот из каких составных частей состоит система рулевого управления практически любого колесного транспортного средства:

• рулевое колесо;
• колонка;
• кардан;
• рулевой механизм;
• датчик;
• усилитель;
• привод.

Рулевое колесо – это привычный всем автомобильный руль, который находится в салоне автомобиля и с помощью которого водитель выполняет поворот.

Колонка – это основание руля, на котором он закреплен. Также она обеспечивает передачу усилия с рулевого колеса на кардан.

Кардан представляет собой вал, который обеспечивает передачу усилия с руля на усилитель.

Усилитель – это устройство, предназначенное для усиления усилия, которое автомобилист прилагает для выполнения поворота, а также для облегчения управления транспортным средством.

Рулевой механизм предназначен для преобразования вертикального вращения кардана в горизонтальное усилие, которое заставляет поворачиваться колеса транспорта.

Привод представляет собой систему тяг и направляющих, которые передают усилие с рулевого механизма непосредственно на колеса, тем самым обеспечивая выполнение поворота.

Все элементы конструкции, описанные выше, располагаются в передней части рамы автомобиля.

Следует отметить, что выше описано общее устройство узла. Некоторые нюансы конструкции могут отличаться в зависимости от модели машины. Однако в целом она идентична на всех автомобилях.

Главное назначение системы – обеспечения возможности выполнения транспортным средством поворота в необходимый момент.

Принцип работы системы рулевого управления

Принцип работы системы выглядит следующим образом.

• Водитель, желая выполнить поворот, вращает рулевое колесо в салоне машины.
• В результате этого действия начинает вращаться колонка, а вместе с ней и кардан.
• Энергия с кардана поступает на усилитель. Здесь она усиливается с помощью гидравлики или электричества.
• Уже усиленное поворотное усилие поступает на рулевой механизм. Здесь оно преобразуется. Изначально вращение колонки и кардана происходит под углом (практически вертикально). Механизм переводит его в горизонтальную плоскость, чтобы оно могло быть передано на колеса.
• С механизма энергия поступает на привод. Это устройство преобразует ее с помощью системы тяг и направляющих таким образом, чтобы колеса изменили свое положение.
• Под действием привода колеса изменяют свое положение и транспортное средство осуществляет поворот.

В автомобилях, где отсутствует усилитель руля, схема работы системы выглядит точно так же, однако упомянутое устройство в ней участия не принимает. На этом отличия заканчиваются.

Виды усилителей рулевого управления

В зависимости от типа конструкции выделяют несколько разновидностей систем рулевого управления.

• Реечная. Является самым распространенным типом. Энергия с руля на колеса передается с помощью специальной рейки, которая расположена в поперечной плоскости по отношению к раме и кузову транспортного средства (отсюда и название). Это очень простая, но в то же время чрезвычайно эффективная конструкция, обеспечивающая хорошую передачу поворотного усилия. Имеет ряд недостатков, главный из которых – чувствительность к ударам, возникающим из-за неровностей дорожного покрытия. По этой причине плохо подходит для эксплуатации во время передвижения по пересеченной местности.

• Червячная. Как понятно из названия, этот тип системы использует червячную передачу. Она представляет собой совокупность вала с нанесенными на него канавками и зубчатой шестерни. Зубцы последней входят в канавки вала. Таким образом, при повороте вала поворачивается и шестерня. Червяная конструкция имеет целый ряд плюсов – она менее чувствительна к ударам, в отличие от реечной, самостоятельно тормозит поворот, что избавляет автомобилиста от постоянного контроля руля. Главный недостаток этой разновидности – низкий КПД.

• Винтовая. Напоминает червячную. Однако вместо вала и шестерни в данном случае используются винт и рейка с винтовой резьбой. При этом полости между деталями заполнены шариками, напоминающими подшипниковыми. В общих чертах принцип действия этой конструкции напоминает схему работы червячной передачи. Однако она имеет ряд преимуществ по сравнению с последней. Основное из них – более высокий КПД. В качестве недостатка подобной конструкции можно назвать ее относительную сложность – в случае износа одного из шариков замену ему придется подбирать точно по диаметру, а это удается не всегда с первого раза. В противном случае возникнет повышенное трение и механизм не будет нормально функционировать. Чаще всего устанавливается на большегрузные автомобили, хотя иногда встречается и на легковых.

В зависимости от наличия усиления системы делят на 4 основных разновидности.

• Без усилителя. В данном случае устройство, делающее поворотное усилие более интенсивным, отсутствует полностью.
• С гидроусилителем. В подобных системах стоит гидравлический усилитель, который работает за счет жидкости под давлением. Является самой распространенной на сегодняшний день разновидностью.
• С электроусилителем. Поворотное усилие делается более интенсивным благодаря электрическим двигателям, которые питаются от бортовой электросети транспортного средства.
• Гибридные схемы. Как правило, сочетают в себе гидравлическое и электрическое усиление.

В зависимости от наличия дополнительных систем узел делят на следующие разновидности.

• AFS (или с активным рулевым управлением). Суть системы в том, что она подразумевает наличие датчика, который передает информацию о передаточном усилии на ЭБУ. После обработки этих сведений блок управления или увеличивает, или уменьшает усилие в автоматическом режиме. В конструкции присутствует планетарный редуктор.
• С динамическим управлением. Принцип работы аналогичен AFS, но вместо планетарного редуктора в данном случае используются электрические двигатели, которые и отвечают за увеличение усилия, передаваемого на колеса.
• С адаптивным управлением. Суть системы в том, что руль не имеет плотной связи с колесами. К нему подключен датчик, связанный с ЭБУ. При повороте он отправляет на блок соответствующий сигнал, а тот, в свою очередь, заставляет поворачиваться колеса. ЭБУ при этом в автоматическом режиме на основе показаний датчиков определяет, какое усилие необходимо применить для выполнения поворота.

Особенности правостороннего и левостороннего руля

Однако это не означает, что руль невозможно перенести на другое место. Такую процедуру выполняют во многих автосервисах. Впрочем, нужно понимать, что она достаточно сложна, так как требует:

• поиска или изготовления на заказ соответствующих деталей;
• приобретения новой приборной панели;
• перенесения всех приборов на другую сторону.

Все это делает смену положения руля дорогим удовольствием, поэтому многие водители, которые приобрели авто в стране с другим типом движения, оставляют его на прежнем месте.

Гораздо проще в этом плане дело обстоит с колесной дизельной техникой. Многие трактора, грейдеры, уборочные машины имеют гидрообъемное рулевое управление. При использовании подобной конструкции положение руля не имеет значения, поэтому его можно установить как справа, так и слева. Некоторые модели самоходных машин даже имеют гнезда для установки рулевого колеса с обеих сторон приборной панели.

Однако на легковых автомобилях гидрообъемное управление не устанавливают. Его изредка можно встретить на вездеходах и внедорожниках.

Неисправности рулевого управления

О том, что с рулевым управлением проблемы, может свидетельствовать один из следующих «симптомов»:

• увеличение люфта (то есть свободного хода) руля, из-за чего управлять машиной становится сложнее;
• сильное сопротивление рулевого колеса при вращении;
• заедание или клин руля;
• стук, другие посторонние звуки при выполнении поворота;
• вытекание масла из картера системы.

Также о проблемах может говорить уменьшенный угол поворота колес при полном повороте руля.

Чаще всего встречаются следующие неисправности.

• Появление зазоров в шарнирных креплениях тяги или нарушение зацепления червячной передачи. Такая проблема вызывает увеличенный ход руля. Диагностируется наблюдением за работой механизма во время поворота. «Лечится» неисправность заменой шарнира или корректной настройкой червячной передачи.
• Износ. Чаще всего изнашиваются втулки или ось маятникового рычага, в результате чего при повороте начинают появляться посторонние звуки (чаще всего – характерный стук). Иногда помогает затягивание оси рычага имеющейся гайкой, но в большинстве случаев требуется замена изношенных компонентов.
• Деформация рулевых тяг. Вызывает усиление сопротивления руля при выполнении поворота. Решается проблема заменой тяг на новые или их выпрямлением до исходной формы.
• Недостаток масла в картере. Также вызывает более тугой проворот руля. Обычно вызывается износом сальников, в результате чего масло начинает подтекать. Решается проблема заменой этих деталей, а также восполнением потерянного масла путем дозаправки системы.
• Обрыв привода насоса гидроусилителя. Приводит к тому, что поворот осуществляется без усиления и руль становится очень тугим. Устраняется путем замены приводного ремня.

Следует отметить, что проблемы с поворотом могут быть вызваны не рулевой системой, а некорректной балансировкой колес или недостаточным давлением воздуха в шинах.

Чтобы избежать проблем с системой рулевого управления, необходим ее периодический осмотр. Особенно это касается гидроусилителя – он является одним из самых «капризных» элементов. Если своевременно устранять мелкие неприятности, более серьезных поломок не возникнет. А значит, не возникнет и проблем при эксплуатации транспортного средства.

Источник