Пристрій гідропідсилювача і електропідсилювача керма!

Устройство гидроусилителя и электроусилителя руля!
Пристрій гідропідсилювача і електропідсилювача керма!

Зміст статті:

• Типи рульового механізму
• Гідропідсилювач керма - ГУР. Пристрій
• Недоліки підсилювачів рульового керування
• Електропідсилювач керма - ЭУР. Пристрій
• Рульовий механізм із змінним відношенням

Довгий час автомобільні конструктори і не думали про підсилювачі керма. Засіб для зменшення зусилля на кермі було одне: зробити побільше передавальне відношення приводу і діаметр керма. У даній статті ми розглянемо пристрій гідропідсилювача керма (ГУР) і електропідсилювача керма (ЭУР), як вони працюють, їх переваги і недоліки.

Типи рульового механізму

Спочатку — про самих рульових механізмах, яких на автомобілях налічується три типи. Один із них, добре знайомий нам за класичним Жигулям, носить назву "черв'як-сектор" або "черв'як-ролик" з-за того, що його дія заснована на використанні черв'ячної шестерінчатої пари. Насаджений на кінець рульового вала глобоидальный черв'як через зубчастий сектор або ролик повертає рульову сошку, а та тягне вправо-вліво тяги кермової трапеції.

Такий механізм практично зійшов зі сцени, уступивши місце в рульових приводах вантажних і легкових автомобілів класичної компоновки більш складних пристроїв. Повна їх назва - "гвинт-кулькова гайка-рейка-сектор". Гвинт, яким закінчується рульовий вал, через циркулюючі по різьбі кульки штовхає уздовж своєї осі поршень-рейку. А той у свою чергу повертає зубчастий сектор рульової сошки.

З поширенням на легкових автомобілях переднього приводу, став входити в моду тип рульового механізму - "шестерня-рейка" або просто рейковий. Потім з'ясувалося, що механізм шестерня-рейка, будучи легше і технологічніше інших механізмів, ідеально підходить для передньопривідною компонування і підвіски McPherson, забезпечуючи більшу легкість і точність рульового управління.

І тепер переважна більшість механізмів на легкових автомобілях (у тому числі і класичної компоновки) - рейкові. А вантажні машини, пікапи і великі позашляховики в основному, як і раніше задовольняються пристроями з гвинтом і гайкою на рециркулирующих кульках.

Гідропідсилювач керма - ГУР

Виконавчий механізм гідропідсилювача легкового автомобіля, як правило, виконаний заодно з рульовим механізмом - такі підсилювачі називаються інтегральними. В якості робочої рідини В гідропідсилювачах іномарок використовується масло ATF - те ж, що і в автоматичних коробках передач. А вітчизняні агрегати працюють на олії марки Р, за своїми властивостями близький до звичайної "веретенке".

Роторний або аксіально-поршневий насос, що приводиться ременем від колінчастого вала, засмоктує масло з бачка і нагнітає під високим тиском в 50-100 атм золотниковий розподільник. Завдання розподільника - відстежувати зусилля на кермі і строго дозовано допомагати повертати керовані колеса. Для цього використовують слідкуючий пристрій - найчастіше це торсіон, вбудований в розріз рульового вала.

Коли машина стоїть, або їде по прямій, то зусилля на рульовому валу немає, і торсіон не закручений — відповідно, перекриті дозуючі канали розподільника, а масло зливається назад у бачок. Водій повертає кермо, колеса пручаються - торсіон закручується тим сильніше, чим більше зусилля на кермі. Золотник відкриває канали і направляє масло у виконавчий пристрій.

У механізмі типу "гвинт-кулькова гайка" більший тиск подається або за поршень, або до нього, допомагаючи тому переміщатися уздовж рульового вала. А в рейковому механізмі олива подається в корпус рейки — в ту або іншу сторону від поршня, пов'язаного з рейкою, і підштовхує її вправо або вліво. Коли бублик вже повернена до упору, спрацьовують запобіжні клапани, скидаючи тиск масла і зберігаючи деталі механізму від пошкодження.

Недоліки рульового підсилювача

Незаперечна перевага рульового підсилювача - полегшення роботи рук при паркувальних маневрах, коли доводиться робити багато обертів керма при максимальному зусиллі, або в затяжних поворотах. Але підсилювач володіє ще однією корисною властивістю - він послаблює передачу на кермо ударів від нерівностей дороги.

А недоліки? Власники автомобілів з ГУР часто скаржаться на відсутність або нестачу реактивного зусилля на кермі. На жаль, у цьому найчастіше винен гідропідсилювач, він занадто активно допомагає водієві, надаючи того ще й ведмежу послугу, прибираючи ту дещицю повертає зусилля, що забезпечує відчуття автомобіля". І завдання конструкторів при розробці та налаштування ходової частини виявляється біса складною.

Адже щоб добитися хорошої інформативності рульового приводу і одночасно не зробити кермо занадто тугий, потрібно пов'язати воєдино безліч чинників: продуктивність насоса, параметри золотника і жорсткість торсиона, геометрія передньої підвіски і кути установки коліс (від цього в першу чергу залежить величина повертає зусилля), параметри задньої підвіски, уводные характеристики шин і навіть жорсткість кузова на скручування! Тому не дивно, що бездоганні з цієї точки зору автомобілі трапляються дуже і дуже рідко. Втім, багато фірм спеціально жертвують інформативністю на користь комфорту, знаючи прихильності своєї клієнтури.

Ще одна задача, яка стоїть перед конструкторами, - зробити так, щоб на маленькій швидкості кермо був легким, а на великому ходу ставав більш пружним і інформативним. А в німецьких гідропідсилювачах ZF Servotronic, на допомогу золотнику приходить електрогідравлічний модулятор тиску - із зростанням швидкості за сигналом від керуючого блоку він обмежує тиск у робочому контурі, і допомога гідропідсилювача сходить нанівець.

Існує ще один варіант рішення - приводити насос гідропідсилювача не від колінчастого вала двигуна, а від електромотора. Тоді, з допомогою електроніки змінюючи частоту обертання електроприводу, можна варіювати продуктивність насоса як завгодно. Така схема застосовується в гідропідсилювачах автомобілів Mercedes-Benz А-класу. Правда, приваблива ідея на прямий взагалі відключати насос, щоб економити паливо (на привод гідронасоса йде кілька кінських сил), нездійсненна на практиці — при різкому відхиленні керма тиск не встигне зрости так швидко, і кермо може "закусити".

Електропідсилювач керма - ЭУР

Це электроусилители, в яких не залишилося жодної гідравліки! На торсіонних слідкуючого пристрою варто датчик, і в залежності від його сигналу електроніка подає струм потрібної полярності і сили на обмотки електродвигуна, зв'язаного з рульовим механізмом через черв'ячну передачу. А за сигналами від датчика швидкості можна змінювати характеристику підсилювача відповідно з будь закладеної в пам'ять блоку залежністю.

Переваги електропідсилювача:

• Незалежність роботи підсилювача від оборотів двигуна автомобіля
• Інформативність (самоналаштування підсилювача керма до швидкості автомобіля)
• Незалежність роботи підсилювача керма від температурних перепадів
• Економічність

Підсилювач керма споживає енергію тільки при обертанні керма, на відміну від гідропідсилювача, коли робоча рідина завжди ганяється по трубах, на що витрачається додаткова енергія.

Коефіцієнт корисної дії електродвигуна набагато вище ККД гідронасоса

• Надійність (відсутність шлангів, ременів, прокладок, сальників, рідин)
• Не вимагає обслуговування (заміни, доливання робочої рідини)
• На порядок вище симетричність керма (відсутність різниці обертаючого зусилля в лівому і правому вирощених керма)

Електропідсилювач в залежності від повної маси і компонування автомобіля може вбудовуватися в різні ланки рульового управління

Рульовий механізм із змінним відношенням

А чи не можна змінювати ще й передавальне відношення? Адже близько нульового положення бублики, коли їдеш по прямій на високій швидкості, зайва гострота рульового управління добра не приносить, змушуючи водія напружуватися. А при парковці або розвороті, навпаки, хотілося б мати передавальне відношення поменше — щоб повертати кермо на якомога менший кут. Для цього існує кілька схем рейкових рульових механізмів.

Фірма ZF використовує зуби рейки з перемінним профілем: в околонулевой зоні трикутні зуби, а ближче до країв — трапецеїдальної форми. Шестерня входить з ними в зачеплення з різним плечем, що і допомагає трохи змінити передавальне відношення. А інший, більш складний варіант використовувала Honda на своєму суперкарі NSX - до речі, у поєднанні з електропідсилювачем. Тут зуби рейки і шестерні зроблені з змінними кроком, профілем і кривизною. Правда, шестерню доводиться рухати вгору-вниз, але зате варіювати передавальне відношення можна в набагато більш широких межах. Фірма Honda продемонструвала і інший підхід.

Уявіть собі дві рейки, встановлені коаксіально одна усередині іншої і пов'язані через черв'ячний привід з електродвигуном. Одна рейка, як зазвичай, обертається шестірнею рульового вала, а інша пов'язана з рульовими тягами. За сигналом від керуючого блоку електродвигун подає ведену рейку вправо або вліво від ведучої - і колеса повертаються на більший кут.
03:51
8
RSS