Принцип работы всех современных типов рулевого управления автомобиля.

Рулевое управление предназначено для обеспечения движения автомобиля в заданном водителем направлении.

В настоящее время рулевое управление современного автомобиля стало сложнее, ведь механику заменила гидравлика и электроника.

Усилители рулевого управления

Современные автомобили оснащаются усилителями рулевого управления - ЭУР и ГУР.

Усилители рулевого управления предназначены для облегчения управления автомобилем. Сегодня автомобили комплектуются усилителем руля даже в базовой комплектации.

Принцип работы реечного механизма с гидроусилителем. Водитель поворачивает руль, торсион, закручиваясь, перемещает золотник. Золотник приоткрывает клапана масляных каналов, идущих к силовому цилиндру гидроусилителя. Цилиндр подталкивает рейку, снижая усилие на руле. Едва водитель перестает крутить руль, торсион возвращается в исходное положение, а жидкость перепускается обратно в бачок.

Производительность насоса, приводимого ремнем от коленвала, должна быть такова, чтобы при работе мотора на холостом ходу водитель мог крутить руль без "затрудненийй" со скоростью не меньше 1,5 оборота в секунду. Избыточное давление стравливает перепускной клапан.

Сделать управление комфортным как при парковках, так и на скоростной трассе, помогают рулевые механизмы с переменным передаточным отношением: в центре рейки зубья нарезаны с маленьким шагом, на концах - шаг больше. При незначительных углах поворота машина не так остро реагирует на действия рулем, что очень важно на больших скоростях и разворачиваясь крутить рульприходится меньше.

Сервотроник

Дополнительный комфорт и безопасность обеспечили системы, регулирующие усилие на руле в зависимости от скорости.

При вращении рулем, золотник открывает путь жидкости к силовому цилиндру, одновременно масло через электромагнитный клапан начинает поступать в камеру обратного действия. Один из перепускных клапанов открывается, возникает разница давлений, и поршень, опускаясь, ограничивает ход золотника. Давление в силовом цилиндре гидроусилителя падает, а усилие на руле, напротив, возрастает. Когда водитель перестает крутить руль - золотник и обратный клапан закрываются.

При медленном движении ( до 20 км/ч) и парковке - электромагнитный клапан, ограничивающий подачу жидкости в камеру обратного действия закрыт - руль можно повернуть одним пальцем. С ростом скорости клапан постепенно открывается и усилие на руле возрастает.

Устройство работает эффективно и надежно. Но гидравлический насос создает нагрузку на двигатель, а значит возрастает потрбления топлива. Особенно нежелателен такая нагрузка на маломощных ДВС. Конструкторы нашли иное решение: давление рабочей жидкости нагнетает электрический насос. Блок управления получает информацию от датчиков вращения руля и скорости автомобиля.

Производители подсчитали, что благодаря электрогидравлическим усилителям экономия составляем около 0,2 л топлива на 100 км.

Активное рулевое управление

Активное управление (Active Steering). Главное преимущество - возможность изменять передаточное отношение между рулем и колесами. На пути от руля к рулевому механизму с гидроусилителем встроена планетарная передача с электромотором.

Когда вы отъезжаете от тротуара, передаточное отношение минимально, а количество полных оборотов руля не более двух. С ростом скорости машины управление становится менее чувствительным, а стоит вырваться на загородную трассу - электромотор, подкручивая водило планетарного редуктора, увеличит передаточное отношение.

Активное рулевое управление, сотрудничая с другими системами, способно помочь и в сложных ситуациях. Например, машину занесло. Компьютер, опросив датчики угла поворота руля и скорости вращения колес, включит электромотор. Тот уменьшит передаточное отношение, чтобы водителю было легче удержать автомобиль на нужной траектории. Активный руль полезен и при экстренном торможении с системой АБС: если остановиться вовремя не удается, будет проще уйти от столкновения.

Вероятно, вскоре системы активного рулевого управления пропишутся на многих автомобилях, пока им на смену не придет так называемое управление по проводам.

Управление по проводам

И все-таки будущее не за механикой или гидравликой, усложненными электроникой. Автомобилестроение вовсю работают над системами без механической связи между рулем и колесами - управление по проводам (steering by wire).

Вращение руля отслеживает специальный датчик. Электронный блок, получая информацию о скорости, боковых и вертикальных ускорениях, посылает сигнал на актуаторы - электромоторы, поворачивающие колеса.

Преимущества такой системы очевидны. В критической ситуации автомобиль сможет самостоятельно (причем быстрее человека!) повернуть колеса на нужный угол. Допустим, системе стабилизации не удалось предотвратить занос, и машина, как волчок, закрутилась на обледеневшем шоссе. Быстродействующая электроника, опросив датчики, повернет руль, куда и на сколько нужно, и притормозит одно или пару колес.

Самостоятельность автомобиля намного упростит жизнь водителю: например, компьютер ловко припаркуется. А когда машины научат хорошо "видеть", они смогут даже объезжать препятствия.

Такие системы выгодны и технологически: протянуть провода куда проще, чем вал с шарнирами. Рулевая трапеция получает отставку - разные углы поворота колес задают сами электромоторы. Кстати, и с точки зрения пассивной безопасности такая конструкция лучше.

Концептов без традиционного управления немало. А потом, глядишь, привычный руль заменит многофункциональный джойстик - им водитель будет корректировать не только направление, но и скорость.