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 грузо­ вых автомобилях и автобусах с высокими нагрузками на управляемые колеса, то в послед­ ние десятилетия усилители стали более широко применяться также и на легковых автомоби­ лях, в том числе малого класса, поскольку позволяют использовать рулевые механизмы с меньшими передаточными числами и обеспечивать точность и быстродействие управле­ ния на высоких скоростях движения (меньше необходимые углы поворота рулевого колеса). Возрастающие при этом усилия, необходимые для маневрирования с большими углами пово­ рота колес (например, парковка), компенсируются действием усилителя. Кроме того, нали­ чие 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 от­ рицательное 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, коле­ баниях управляемых колес, спровоцированных усилителями. Современные рулевые усилители имеют конструкцию, свободную от данных недостатков. Усилители, применяемые на совре­ менных 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, 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 автомоби­ ля (источник энергии), создает давление в гидравлическом цилиндре (силовой элемент). На­ иболее 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 (см. рис. 5.7), в механизме

«винг-гайка-рейка-сектор» — гайка. Управляющее устройство выполнено в виде золотника на входном вале механизма, который при прикладывании усилия к рулевому колесу повора­ чивается (или смещается) перекрывает определенные каналы для прохода жидкости и тем са­ мым соединяет правую или левую полость гидроцилиндра с гидравлическим насосом.

На некоторых автомобилях (многоосные, тяжелые грузовые) гидроцилиндр устанавлива­ ют 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.

Рис. 5.13. Электрогидравлический рулевой усилитель

Разновидностью гидроусилителя являет­ ся электрогидравлический усилитель, в ко­ тором гидравлический насос соединен с электродвигателем, питающимся от борто­ вой электросети автомобиля. Конструк­ тивно электродвигатель и гидронасос (рис. 5.13) объединены в силовой блок (Powerpack).

Преимущества такой схемы: компакт­ ность, возможность функционирования при неработающем двигателе (источник энер­ гии — АКБ автомобиля); включение гидро­ насоса только в необходимые моменты (экономия энергии), возможность примене­ ния электронных схем регулирования в це­ пях электродвигателя.

В последние годы на легковых автомо­ билях стали применяться электрические усилители рулевого управления, в кото­ рых функции силового элемента выполня­ ет электродвигатель, а управляющего элемента — электронный блок. Основные преимущества данного усилителя: удобство регулирования характеристик, повыше­ ние надежности (отсутствие гидравлики), экономное расходование энергии. Воз­ можны следующие варианты компоновки электроусилителя (рис. 5.14а, б, в):

— усилие электродвигателя передается на вал рулевого колеса;

— усилие электродвигателя передается на вал шестерни реечного рулевого меха­ низма;

— электродвигатель воздействует через винтовую гайку на рейку рулевого меха­ низма.

Электроусилитель с воздействием на вал рулевого колеса может быть установлен без серьезных переделок на автомобили при условии, что прочность деталей рулево­ го управления окажется достаточной.

Пока электроусилители применяются лишь на легких автомобилях, поскольку су­ ществующие бортовые источники электро­ энергии не могут обеспечить работу элект­ родвигателя высокой мощности. Но в случае перехода на более высокое напряжение бортовой сети (например, 42 В) можно ожи­ дать расширения сферы применения элект­ роусилителей.

Рис. 5.14. Электрические усилители рулевого управления:а — с воздействием на руле­ вой вал; б — с воздействием на шестерню рулевого механизма; в — с воздействием на рейку рулевого механизма

§31