Гидроусилителем рулевого управления (обиходное название – гидроусилитель руля) называется конструктивный элемент рулевого управления автомобиля,
в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса создается с
помощью гидравлического привода. Гидроусилитель руля является самым
распространенным видом усилителя рулевого управления.
Простейший гидроусилитель руля имеет привод гидронасоса от коленчатого вала двигателя.
У такого усилителя производительность прямо пропорциональна частоте
вращения колнечатого вала двигателя, что противоречит реальным
потребностям рулевого управления (при максимальной скорости движения
требуется минимальный коэффициент усиления, и наоборот).
Наиболее совершенным с точки зрения потребительских свойств и конструкции является электрогидравлический усилитель руля.
Преимуществами электрогидравлического усилителя являются компактность,
возможность функционирования на неработающем двигателе, экономичность за
счет включения в нужный момент. В конструкции данного гидроусилителя
предусмотрена возможность электронного регулирования коэффициента
усиления. Поэтому, наряду с комфортностью управления усилитель может
обеспечить легкость маневрирования на малых скоростях, что недоступно
обычному гидроусилителю.
Электрогидравлический усилитель рулевого управления имеет следующее устройство:
- насосный агрегат;
- гидравлический узел управления;
- система управления.
Схема электрогидравлического усилителя руля
Насосный агрегат представляет собой
объединенный блок, включающий гидравлический насос, электродвигатель
насоса и бачок для рабочей жидкости. На насосный агрегат устанавливается
электронный блок управления.
Гидравлический насос может быть лопастного или шестеренного типа. Наиболее простым и надежным является шестеренный насос.
Гидравлический узел управления является исполнительным механизмом усилителя руля. Он включает:
- торсион с поворотным золотником и распределительной гильзой;
- силовой цилиндр с поршнем.
Гидравлический узел управления объединен с рулевым
механизмом. Шток поршня силового цилиндра является продолжением рейки
рулевого механизма.
Система управления обеспечивает работу гидроусилителя. На современных автомобилях используется электронная система управления,
которая обеспечивает регулирование коэффициента усиления в зависимости
от скорости поворота рулевого колеса и скорости движения автомобиля.
Усилитель с такими характеристиками называется адаптивным усилителем
рулевого управления.
На автомобилях концерна Volkswagen и BMW электронная система управления гидравлическим усилителем руля имеет торговое название Servotronic.
Система Servotronic включает:
- входные датчики;
- электронный блок управления;
- исполнительное устройство.
Входными датчиками системы являются датчик усилителя руля (датчик угла поворота рулевого колеса – на автомобилях, оборудованных ESP),
датчик спидометра. Помимо датчиков, система использует информацию о
частоте вращения коленчатого вала двигателя, поступающую от системы управления двигателем.
Электронный блок управления
гидроусилителем руля принимает и обрабатывает сигналы датчиков и в
соответствии с установленной программой воздействует на исполнительное
устройство.
В разных модификациях системы Servotronic используются следующие исполнительные устройства:
- электродвигатель насоса;
- электромагнитный клапан в гидросистеме.
В первом случае изменение производительности
гидроусилителя осуществляется за счет изменения скорости вращения
электродвигателя. Во-втором, за счет изменения проходного сечения
гидросистемы (открытие-закрытие клапана).
Работа гидроусилителя руля
При прямолинейном движении автомобиля гидравлический узел управления обеспечивает циркуляцию жидкости по кругу (от насоса по каналам напрямую в бачек).
При повороте рулевого колеса происходит
закрутка торсиона, которая сопровождается поворотом золотника
относительно распределительной гильзы. По открывшимся каналам жидкость
поступает в одну из полостей (в зависимости от направления поворота)
силового цилиндра. Из другой полости силового цилиндра жидкость по
открывшимся каналам сливается в бачек. Поршень силового цилиндра
обеспечивает перемещение рейки рулевого механизма. Усилие от рейки
передается на рулевые тяги и далее приводит к повороту колес.
При осуществлении поворота на небольшой скорости
(при парковке, маневрах в ограниченном пространстве) гидроусилитель
руля работает с наибольшей производительностью. На основании сигналов
датчиков электронный блок управления увеличивает частоту вращения
электродвигателя насоса (обеспечивает открытие электромагнитного
клапана). Соответственно увеличивается производительность насоса. В
силовой цилиндр интенсивнее поступает специальная жидкость. Усилие на
рулевом колесе значительно снижается.
С увеличением скорости движения частота
вращения электродвигателя насоса снижается (срабатывает
электромагнитный клапан и уменьшает поперечное сечение гидросистемы).
Работа гидравлического усилителя осуществляется в пределах поворота рулевого колеса и ограничивается предохранительным клапаном.