Гидроусилители руля легковых автомобилей
Как устроен ГУР
(гидроусилитель руля)
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, как это сделано на "Самарах" и "Москвиче-2141", то поршень выносят вбок.
1 — рулевая рейка; 2 — поршень; 3 — сальники;
4 — шарниры рулевых тяг; 5 — распределитель с золотником;
6 — шестерня; 7 — торсион; 8 — роторный гидронасос
Задача гидроусилителя руля состоит в том, что бы 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 механизме типа "винт—шариковая гайка" большее давление подается или за поршень, или до него, помогая тому перемещаться вдоль рулевого вала.
А 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.
Помощь рулевых усилителей с переменным реактивным действием уменьшается с ростом скорости, обеспечивая лучшую обратную связь
Неоспоримое преимущество рулевого усилителя, это облегчение работы рук водителя при парковочных маневрах, когда приходится совершать много оборотов баранки при максимальном усилии на руль, или в затяжных поворотах. Но усилитель обладает еще одним полезным свойством — он ослабляет передачу на руль ударов от неровностей дороги.
А каковы основные недостатки гидроусилителей руля? Многие водители иногда жалуются на отсутствие или нехватку реактивного усилия на руле. Увы, в этом чаще всего виноват гидроусилитель руля. Он слишком активно помогает водителю, убирая тот момент возвращающего усилия, которое и обеспечивает водителю "чувство автомобиля".
Привод электроусилителя Delphi E-Steer — электромотор и червячная передача
Задачи конструкторов, при разработке, испытании и настройке ходовой части автомобиля оказывается довольно сложной. Чтобы добиться хорошей информативности рулевого привода, и одновременно не сделать управление рулевым колесом слишком тяжелым. Нужно заставить работать в едином тандеме очень много деталей и увязать воедино массу факторов: - производительность насоса; - параметры золотника и жесткость торсиона; геометрию передней подвески и углы установки колес (от этого в первую очередь зависит величина возвращающего усилия); - параметры задней подвески; - характеристики шин и даже жесткость кузова на скручивание!
Так устроен распределитель системы Magnasteer. Разъем соединяет блок управления с электромагнитным устройством изменения жесткости торсиона
В системе "Magnasteer", в зависимости от скорости изменяется жесткость торсиона распределителя.
1 — гидронасос с бачком;
2 — блок управления;
3 — электронный спидометр;
4 — реечный рулевой механизм с гидроусилителем;
5 — распределитель с электромагнитным устройством изменения жесткости торсиона.
Поэтому немудрено, что безупречные с этой точки зрения автомобили (например, "Peugeot 408!, 307 или "BMW 3-й серии") попадаются очень и очень редко. Впрочем, многие фирмы специально жертвуют информативностью в пользу комфорта, зная привязанность своей клиентуры к комфорту.
Еще одна, довольно сложная задача становится перед конструкторами и испытателями ходовой части автомобиля. Это необходимость сделать так, чтобы на небольших скоростях управление рулем автомобиля было легким, а с увеличением скорости становилось все более жестким и информативным. Попытку решить этот вопрос обходными маневрами, делала фирма «Peugeot». Некоторые версии этой модели снабжались гидроусилителями, производительность насоса которых не увеличивалась с ростом оборотов двигателя, а наоборот падает. Но и здесь, оказывается не все так просто. Возникает вопрос, что делать, когда автомобиль ездит на шестой передаче, с очень малыми оборотами двигателя. А затем, когда необходимо припарковаться на мокром песке, или на крутом подъеме, снова резко увеличивает обороты. Новаторские идее, конечно, продолжают совершенствоваться, но и здесь не все так гладко.
Несколько лет назад появились, революционные в то время, серийные гидроусилители с электронной регулировкой работы распределителя в зависимости от скорости движения автомобиля. В американской системе «Magnasteer» производства фирмы «Delphi Saginaw», которой снабжены некоторые автомобили концерна «General Motors (а именно «Chevrolet Corvette» и некоторые модели «Cadillac»), с помощью электромагнитного устройства, изменяется жесткость торсиона следящего устройства.
А в немецких гидроусилителях «ZF Servotronic», которые ставятся на модели «Audi A6» и «A8», «BMW 5-й» и «7-й» серий и на всех моделях «Jaguar». На помощь «золотнику» поставили электрогидравлический модулятор давления. Который, с ростом скорости, по сигналу от управляющего блока, ограничивает давление в рабочем контуре, и помощь гидроусилителя в повороте руля сходит, на нет.
В практике автомобилестроения используется еще один вариант решения данной проблемы. Это приводить насос гидроусилителя руля в работу не от коленчатого вала двигателя, а от электромотора. В таких системах с помощью электроники изменяя частоту вращения электропривода. В результате чего, можно изменять производительность гидронасоса управления рулем как угодно. Такая схема применяется в гидроусилителях автомобилей «Mercedes-Benz» А-класса. Правда, заманчивая идея, на прямой вообще отключать гидронасос, чтобы экономить топливо (на привод гидронасоса уходит несколько лошадиных сил), на практике неосуществима — при резком отклонении баранки от заданного курса, гидронасос не успеет подымать давление так быстро, и руль автомобиля иногда может "закусить".
Хотя и здесь автомобилестроители нашли выход. Это электроусилители, в которых не осталось никакой гидравлики! На торсионе устройства следящего за скоростью и направлением движения автомобиля стоит датчик. В зависимости от сигнала, и полярности которого, 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 взаимозависимостью.
Реечный рулевой механизм с гидроусилителем и переменным усилием на руле ZF Servotronic. С ростом скорости электрогидравлический модулятор снижает помощь усилителя до нуля.
1 - электронный спидометр;
2 - блок управления;
3 - электрогидравлический модулятор;
4 - реечный рулевой механизм; 5 -гидронасос;
6 - бачок; 7 - карданный шарнир
Преимущества электроусилителя налицо. Он проще и дешевле в производстве и монтаже. Никаких шлангов, шкивов, ремней, насосов и прецизионной гидравлики. Его можно разместить в любом месте рулевого привода. В начале или в конце вала или непосредственно на рейке. Он позволяет легко настроить реактивное действие на руле, "завязать" его с другими электронными системами. Также позволяет экономить топливо, отключая электромотор на большой скорости движения автомобиля. Правда, при работе, электроусилитель потребляет довольно большой ток. Десятки ампер. Но зато не отнимается мощность двигателя на привод гидронасоса.
Судя по тому, что электроусилители разработали все без исключения поставщики рулевых приводов, гидравлика скоро окончательно отправится на покой — во всяком случае, на легковых автомобилях.
Электроусилители рулевого управления
и их преимущества и недостатки
Постепенное утяжеление машин, увеличение нагрузки на управляемых колесах сильно усложнило управление автомобилем. Кроме того, возросли скорости движения автомобиля, а значит, повысились требования к точности и быстродействию рулевого управления. Достигнуть этого можно было, уменьшая необходимый угол поворота руля, а следовательно, требовался рулевой механизм с меньшим передаточным числом, что, понятно, увеличивало усилие на руле. Получался замкнутый круг. Стало ясно, что редуктор уже не справляется с основной задачей, и этот факт предопределил появление усилителей совсем другого толка.
Усилители по типу привода подразделяются на гидравлические, пневматические и электрические. Если встретить машину с пневмоусилителем руля сейчас уже невозможно, такие выпускали на заре автомобилестроения, то гидроусилители руля установлены еще практически на каждой второй автомашине. Гидроусилитель руля или ГУР, состоит из гидравлического насоса, работающего от двигателя и создающего давление в гидравлическом цилиндре. В сущности, конструкция довольно проста. Чуть менее популярна разновидность ГУРа – электрогидравлический усилитель. Здесь насос приводится в движение не мотором автомобиля, а отдельным электродвигателем, питающимся от бортовой сети. Главное преимущество ЭГУРа, это возможность работы при выключенном двигателе, от аккумулятора. Плюс экономия топлива. Наконец, третий, электрический тип привода усилителя руля, не так давно появившись, становится с каждым годом все более популярным. Почему?
Электроусилитель руля или ЭУР, имеет много преимуществ по сравнению с гидравликой.
Во-первых, экономия топлива: усилитель включается в работу только в том случае, когда водителю требуется помощь в повороте руля.
Во-вторых, надежность. Как ни крути, но в текущем обслуживании электроусилители куда менее прихотливы, чем ГУР и белее дешевы.
В-третьих, адаптивность. ЭУР легче настроить так, чтобы усиление зависело от скорости авто, усилия на руле и угла поворота.
В четвертых, у ЭУР большие возможности компоновок, что, для производителя немаловажно. Электродвигатель может передавать усилие на вал рулевого колеса, вал шестерни рейки, саму рейку. Словом, четвертый плюс электроусилителя – вариативность его установки.
Есть, и свои недостатки у ЭУРа. Они, в основном, потребительского толка. Владельцу такого автомобиля следует помнить, что грамотно диагностировать ЭУР собственными силами невозможно. Любые вопросы следует решать в авторизованном сервисе. Электроусилитель руля – деталь неремонтопригодная. Меняется единым сборным узлом. Отсюда логично следует дороговизна ремонта. Например, сегодня стоимость ЭУРа начинается с 12 тыс. рублей.
За свою, в общем-то, недолгую биографию электроусилители зарекомендовали себя с положительной стороны. По крайней мере, если говорить о крупнейших производителях. Тем не менее, и у них встречаются свои недостатки, о которых знать совсем не бесполезно. Так, известный своей надежностью «KIA c'eed» может неожиданно вильнуть в сторону, хорошо хоть только на малой скорости. Причина такого своенравия – неоткалиброванный электроусилитель руля. Отметим, что неисправность устраняется только с помощью специального сканера на авторизованной сервисной станции. Вторая неприятность, это стук в редукторе, при вращении рулевого колеса. Впрочем, болячка была свойственна первым машинам модели. Сегодня в редукторе установлена обрезиненная шестерня, которая не стучит.
В отличие от автомобилей Mazda3 и Mazda5, снабженных ЭГУРом, вторая и шестая версии этой популярной у нас марки комплектуются системой EPS (Electric Power Steering – рулевой привод с электрическим усилителем). В целом надежный узел, тем не менее, бывает, отказывает. Как назло, сразу по истечении гарантийного срока. Поскольку встроенный в рулевую колонку EPS в качестве отдельной запасной части даже не задумывался, то менять приходится узел целиком. О стоимости подобной процедуры даже думать страшно! Автомобили «Hyundai» по большей части оборудованы электроусилителями. Здесь также не все гладко. Так, в ЭУРе модели «Verna» частенько начинает капризничать датчик момента. Менять тоже приходится весь узел в сборе. ЭУР в «Elantra» заявляет о себе стуком шестерни усилителя. Неисправность прописана в сервисной программе и хорошо известна специалистам. Довольно часто выходит из строя блок управления электроусилителем на автомобиле «Mitsubishi Lancer». Первый симптом этого является заметное утяжеление руля, ну и конечно, загорается лампочка индикации неисправности рулевого управления.
Согласно статистике, нареканий к работе электроусилителя на автомобилях семейства «Lada Kalina» и «Priora», тоже накопилось немало. Среди первых серийных образцов исправно работали только 50% электроусилителей руля. Примерно на 35% автомобилей ЭУР попросту не функционировал. Оставшиеся 15% поделили между собой весьма серьезные неисправности, связанные с заклиниванием рулевого механизма, сломанной рейкой, случаями самопроизвольного вращения и т.д. Последствия таких дефектов – ДТП разной степени тяжести. В большинстве случаев виновником неисправности становился редуктор. Да-да, именно тот, с которого и началась история усилителей рулевого управления! Парадокс, не правда ли? В Тольятти решили далее не испытывать судьбу, и обратились за помощью на калужский завод «Автоэлектроника», который предложил электроусилители в безредукторном исполнении. Как у нас водится, первые образцы калужских ЭУРов также не раз дефектовались по причине самопроизвольного вращения на малых скоростях. Но они, по крайней мере, не заклинивали и не ломали рейки! Кроме того, следует отдать должное специалистам завода «Автоэлектроника». Они серьезно потрудились над улучшением качества данного узла. Как результат сегодня если и случаются дефекты, то это бывает, во-первых, крайне редко, а во-вторых, они все носят чисто эксплуатационный характер. То есть, связаны с пробегом или особенностями управления авто. Несмотря на существенное улучшение среднестатистических показателей, на ВАЗе решили подстраховаться и около года назад включили в список альтернативного поставщика электроусилителей – южнокорейскую компанию «Mando». Владельцам автомобилей с ЭУРом от этого звучного бренда можно только позавидовать: за все время известен только один случай выхода из строя корейского усилителя. Впрочем, справедливости ради отметим, что машин с "Mando" в общем парке тольяттинских автомобилей менее 5%.
Давайте теперь «подобьем бабки». Электроусилитель рулевого управления, это современный высокотехнологичный узел, сильно облегчающий управление автомобилем. Он дешевле и экономичнее гидроусилителя руля и почти не требует обслуживания. Что касается возможных дефектов, то в большинстве своем они носят гарантийный характер и, как любые другие детские болячки, потихоньку изживаются производителями. Те неприятности, которые были приведены мною, вовсе не обязательно должны присутствовать на вашей машине.
|
