Предназначение рулевого управления – изменение направления движения автомобиля поворотом передних колес. Колесо автомобиля появилось еще до нашей эры, однако поворотные оси стали использоваться лишь в ХХ века на конных экипажах. Подобная конструкция перешла и на первые автомобили. Немного позже родилась трапеция руля. В то время, никто и подумать не мог, что рулевое управление легкового автомобиля будет производиться посредством столь сложных механизмов, что механика будет союзничать с электроникой и гидравликой.
Принцип работы гидроусилителя руля.
В большинстве современных автомобилей установлен усилитель рулевого управления: ГУР (гидроусилитель руля) или ЭУР (электроусилитель руля). Усилитель рулевого управления нужен для комфортного управления транспортным средством, также чтобы то усилие, которое мы прилагаем для поворота руля, было минимальным, и автомобиль удерживался после резкого маневра. Сегодня большинство автомобилей сходящих с завода имеют в своей базовой комплектации усилитель рулевого управления.
До сегодняшних дней существовало два варианта механизмов рулевого управления со встроенными гидроусилителями: "винт - шариковая гайка - сектор" и реечные. Первые зачастую устанавливали на внедорожники и большие автомобили. Сейчас, все больше больших машин оснащаются компактными рейками.
Стоит вспомнить принцип действия компактного механизма с гидроусилителем. В его корпусе установлен распределительный клапан с весьма чувствительным элементом – торсионом, который связан с рулевым валом. Когда водитель поворачивает руль, торсион, закручивается и поворачивает золотник, который в свою очередь приоткрывает отверстия масляных каналов, идущих прямо к силовому цилиндру гидроусилителя руля. Последний снижает усилие на руле проталкиванием рейки. Когда водитель закачивает крутить баранку, торсион возвращается в начальное положение, жидкость при этом заливается обратно в бачок.
Чтобы рулевое управление было комфортным как при скоростной езде, так и при парковке существуют рулевые механизмы с передаточным переменным отношением: в центре рейки маленьким шагом нарезаны зубья, к концу – шаг увеличивается. Когда поворот машины осуществляется на незначительный угол, то система не так жестко реагирует на действия руля, что крайне важно при больших скоростях, а когда вы разворачиваетесь, что руль выкручивать приходится намного меньше.
Сервотроник
Довольно большую безопасность и комфорт принесли системы, которые реагируют на усилие на руле, относительно скорости движения. К примеру - "Сервотроник", который устанавливают на "Ауди".
Сверху распределителя находится камера обратного действия. В которой двигается связанный с золотником поршень.
К примеру, водитель повернул направо. Золотник в это время открывает заслонку, чем дает жидкости перейти к силовому цилиндру, который помогает рейки повернуть колеса. Вместе с этим масло начинает заливаться в камеру обратного действия. Перепускной клапан открывается, чем вызывает разницу давлений, и поршень при опускании ограничивает ход золотника. Давление в цилиндре падает, в то время как усилие на руле возрастает. Как только водитель перестает вращать руль, обратный клапан и золотник закрываются. Если же автомобиль поворачивает влево, открывается противоположный перепускной клапан, поршень, поднимаясь, снова корректирует движение золотника.
Если вы едите медленно (до 15 км/ч) или паркуетесь, то электромагнитный клапан начинает ограничивать подачу жидкости в камеру обратного действия, при этом руль можно повернуть движением одного пальца. Когда увеличивается скорость, клапан начинает постепенно открываться, вместе с тем возрастает усилие на штурвале.
Такое устройство работает очень надежно и эффективно. Однако гидравлический насос забирает некоторую силу у двигателя, следовательно, тот потребляет больше горючего. Подобные устройства нежелательные для использования на больших моторах. Но конструкторы нашли выход и из этой ситуации: давление рабочей жидкости может нагнетать электрический насос. Информацию от датчиков скорости автомобиля и вращения руля получает блок управления.
Производители подсчитали что, пользуясь электрогидравлическим усилителем, вы экономите до 0,3 л/100 км. Немаловажно то, что проще подобрать необходимые характеристики, чем настраивать их для определенной модели.
Руль с коробкой передач. Активное рулевое управление.
Следующим шагом будет описание активного рулевого управление легкового автомобиля. Главным преимуществом тут будет возможность изменять передаточное отношение между колесами и баранкой руля. По пути от рулевого механизма до баранки, встроена планетарная передача с электромотором.
Когда вы отъезжаете от тротуара, при этом передаточное отношение будет минимальным, а количество оборотов руля не превысит пару раз. Чем больше скорость машины, тем управление становится менее чувствительным, а когда вы выедете на загородную дорогу электромотор, увеличит передаточное отношение, подкручивая планетарный редуктор.
Активное рулевое управление очень плотно сотрудничает с иными системами, но в сложных ситуациях оно может здорово вас выручить. К примеру, если машину занесло, компьютер, проанализировав все данные с датчиков, выключит электромотор. И для того чтобы водителю было легче удержать автомобиль, выключит передаточное отношение. Активный руль будет очень полезен при экстренном торможении или использовании системы ABS, когда если от столкновения уйти не удастся, водителю надо будет объехать препятствие.
Первыми кто начал использовать такое управление на своих автомобилях, стала компания BMW. Быть может вскоре подобные системы будет необменной деталью всех современных автомобилей.
Электромеханические усилители
Вытеснить гидравлику из рулевого управления, успешно удалось лишь в конце прошлого века. Уже сегодня некоторые автомобили ездят с электромеханическими усилителями руля.
Принцип действия такого управления во многом схож на гидравлику. Сдерживает распространение такой системы лишь нынешний 12-вольтовый стандарт эклектического оборудования. Поэтому сейчас так мало автомобилей ездят с подобной рулевой.
