Гидроусилители и электроусилители руля

Первые усилители начали появляться на грузовых автомобилях, пневмоусилители — они были несложными и брали свою энергию от компрессора пневматических тормозов, которые уже на тот момент были установлены на машине. Однако гидравлика, хотя была дороже и сложнее пневматики, работала точнее и тише. Конструкторы легковушек остановились именно на ней. Первыми, кто начал использование данных приборов, были американцы. И уже в 50-х годах ХХ века по дорогам разных стран заколесило огромное множество автомобилей с усилителями руля.

Червяк-ролик - рулевой механизм состоит из:

·регулировочный винт;

·вал сошки;

·двухгребневый ролик;

·глобоидальный червяк.

На каждый хитрый винт найдется своя не мене хитрая гайка (рулевой механизм типа ZF сектор с гидроусилителем — рейка — шариковая гайка— винт).

В состав рулевого механизма входит:

·ограничительный клапан;

·вал сошки;

·зубчатый сектор;

·поршень-рейка;

·шарики с трубкой рециркуляции;

·винт;

·распределитель.

Гидроусилители руля

Исполнительный механизм гидроусилителя легковой машины, как правило, выполнен вместе с рулевым механизмом – подобные усилители еще называют интегральными. В роли рабочей жидкости в гидроусилителях машин иностранного производства используется ATF масло – именно он используется в автоматических коробках переключения передач. А агрегаты отечественного производства работают на масле «Р» марки, исходя из своих свойств оно близко к простой "веретенке".

Рулевой механизм - реечный с гидроусилителем. Если рулевые тяги тут располагаются с боку рейки, то поршень будет размещен посередине корпуса. А в случае, если тяги крепятся к части рейки по центру, как это сделано на Москвиче и Самаре, то поршень относят вбок.

Рулевой механизм состоит из:

·роторный гидронасос;

·торсион;

·шестерня;

·распределитель с золотником;

·шарниры рулевых тяг;

·сальники;

·поршень;

·рулевая рейка.

Аксиально-поршневой или роторный насос, который приводится в действие ремнем от коленвала, засасывает масло из бачка и нагнетает его под высоким давлением, примерно 60-110 атм в золотниковый распределитель. Задачей этого распределителя является отслеживание усилия на руле и строгое дозирование в помощи поворота управляемости колеса. Для чего пользуются следящим устройством - зачастую это торсион, который встроен в разрез рулевого вала. Когда автомобиль едет по прямой или стоит, то на рулевом валу нет усилия, и торсион в этом случае не закручен — соответственно, дозирующие каналы распределителя также перекрыты, а масло будет сливаться обратно в бачок. Человек поворачивает руль, колеса начинают сопротивляться - торсион закручивается сильнее, по отношению к усилиям на руле.

Работа данного устройства осуществляется такими механизмами:

·распределитель с электромагнитным механизмом изменения жесткости торсиона;

·реечный рулевой механизм с гидроусилителем;

·электронный спидометр;

·блок управления;

·гидронасос с бачком.

Рулевой реечный механизм с переменным усилием на руле и гидроусилителем ZF Servotronic. С повышением скорости электрогидравлический модулятор понижает помощь усилителя вплоть до нуля.

·карданный шарнир;

·бачок;

·гидронасос;

·реечный рулевой механизм;

·электорогидравлический модулятор;

·блок управления;

·электронный спидометр.

Электроусилители руля

Это усилители, в которых нет ни намека на гидравлику! На торсионе устройства слежения стоит датчик, и в зависимости от его значений и подаваемых сигналов электроника подаст ток необходимой силы и полярности на обмотки электромотора, который связан с рулевым механизмом посредством червячной передачи. Исходя из сигналов датчиков скорости, можно поменять характеристику электроусилителя в соответствии с зависимостью заложенной в память блока. Преимущества электроусилителя таковы:

- симметричность руля на порядок выше (отсутствие разницы усилия вращения в правом и левом вращениях руля)

- не нуждается в обслуживании (доливки, замены рабочей жидкости),

- надежность (отсутствие ремней, шлангов, жидкостей, сальников, прокладок),

- экономичность:

а) электроусилитель руля потребляет энергию, когда происходит вращение, в отличие от гидроусилителя, в котором рабочая жидкость постоянно гоняется по трубам, а на это расходуется дополнительная энергия.

б) КПД электродвигателя намного выше коэффициента полезного действия гидронасоса.

- независимость эксплуатации усилителя руля от перепадов температуры,

- информативность (подгонка усилителя руля к скорости машины),

- независимость работы электроусилителя от оборотов мотора автомобиля,

Как вариант, для машин малого класса, а так же для микроавтобусов и машин большого класса — усилитель встраивается в рулевую колонку

ZF Servolectric - электроусилитель в зависимости от полной компоновки и массы машины может встраиваться в разные звенья рулевого управления. В его состав, входит:

·электропривод с механизмом рейка – гайка;

·блок управления;

·следящее устройство с торсионом;

·реечный рулевой механизм;

·рулевая колонка;

·электроусилитель с электронным блоком управления и червячной передачей;

·промежуточный вал;

Рулевой механизм с переменным отношением

Гидроусилители и электроусилители зачастую не так сильны передаточным отношением. А как все-таки его сменить? Ведь рядом с нулевым положением баранки руля, когда едешь на высокой скорости по прямой, излишняя острота управления автомобилем добра не принесет. Она заставит человека за рулем все больше и больше напрягаться. А при развороте или парковке, наоборот, хотелось чтобы передаточное отношение было поменьше — чтобы разворачивать руль на меньший угол. Для данных действий существует некоторые схемы рулевых реечных механизмов.

Фирма ZF пользуется зубьями рейки с переменным профилем: треугольные зубья в околонулевой зоне, зубья трапецеидальной формы — ближе к краям. Шестерня войдут с ними в зацепление с различным плечом, что и помогает слегка поменять передаточное отношение. Иной, более сложный, способ использовала Honda на авто NSX – к тому же, в сочетании с электрическим усилителем. Тут зубья шестерни и рейки сделаны с переменными кривизной профилем, и шагом.