Назначение и принципы действия
Рулевое управление служит для осуществления движения автомобиля в желаемом направлении.
Рулевое управление, включающее в себя рулевой механизм, рулевой привод, а у некоторых автомобилей рулевой усилитель является устройством, в значительной степени обеспечивающим безопасность движения, поэтому к нему предъявляют высокие требования, как в процессе производства, так и при эксплуатации.
На легковых автомобилях управление осуществляется поворотом управляемых колес, причем в двухосных автомобилях, как правило, управляемыми выступают передние колеса. В автомобилях, которые должны обладать повышенной маневренностью и проходимостью, иногда все колеса выполняют управляемыми и ведущими, что позволяет снизить минимальный радиус поворота и одновременно уменьшить сопротивление движению на повороте. Уменьшение сопротивления движения на повороте объясняется тем, что, например, двухосный автомобиль со всеми управляемыми колесами прокладывает на повороте две колеи вместо четырех при одной паре передних управляемых колес. Обычно при движении по хорошей дороге управление задними колесами блокируют, чтобы не нарушить устойчивости движения на больших скоростях из-за зазоров в рулевом приводе.
Минимальным радиусом поворота называется расстояние от центра поворота автомобиля до центра пятна контакта шины с дорогой (оси следа) внешнего колеса при наибольшем угле поворота управляемых колес. Обычно он приводится в технических характеристиках автомобилей.
Для того чтобы исключить боковое скольжение колес при движении автомобиля на повороте, траектории всех колес должны представлять собой дуги концентрических окружностей с общим центром. Для этого управляемые колеса должны быть повернуты на разные углы. Связь между углами поворота наружного и внутреннего колес осуществляется при помощи рулевой трапеции.
5.1.2. Рулевой механизм
Рулевой механизм включает в себя рулевую передачу, размещенную в картере, рулевой вал, рулевую колонку и рулевое колесо.
Из условий компоновки рулевого механизма рулевой вал может состоять из двух или трех частей, соединяемых карданными шарнирами.
На легковых автомобилях устанавливают рулевые механизмы различной конструкции. В частности, шестеренные рулевые механизмы выполняют в виде редуктора из зубчатых колес (применяется редко) или в виде пары из шестерни и рейки.
Реечные рулевые механизмы. Все более широкое распространение на легковых автомобилях малого, среднего и даже большого классов получают реечные рулевые механизмы. Их достоинствами являются простота и компактность конструкции, обеспечивающие им наименьшую стоимость по сравнению с рулевыми механизмами других типов, высокий КПД.
С реечным рулевым механизмом можно применять четырехшарнирный рулевой привод при независимой подвеске колес. Из-за высокого значения обратного КПД такой механизм без усилителя целесообразно устанавливать только на легковых автомобилях малого класса, так как в этом случае толчки со стороны дороги, которые передаются на рулевое колесо, в некоторой степени могут поглощаться в результате трения рейки и металлокерамического упора. На легковых автомобилях более высокого класса необходим рулевой усилитель, который поглощает толчки.
Червячные рулевые механизмы. Как на легковых, так и на грузовых автомобилях и автобусах применяют червячные рулевые механизмы. Наибольшее распространение получили червячно-роликовые рулевые механизмы. Рулевые пары состоят из глобоидного червяка и двух- или трехгребневого ролика. В редких случаях для автомобилей особо малого класса применяют одногребневой ролик. Упрощенная схема червячно-роликовой рулевой пары показана на рис. 5.1, а.
Рис. 5.1. Червячно-роликовый рулевой механизм: а — схема действия; б — устройство; 1 — вал сошки; 2 — ролик; 3 — глобоидный червяк
Глобоидный червяк 3 предназначен для увеличения рабочего угла (угла, определяемого зацеплением рулевой пары) поворота вала 1 сошки. Червяк устанавливают на радиально-упорных шариковых или конических роликовых подшипниках, а ролик 2 — на шариковых или игольчатых подшипниках в пазу вала сошки. Иногда и в опорах вала сошки используют подшипники качения. Все это обеспечивает таким механизмам сравнительно высокий КПД.
Передаточное число рулевых механизмов с двух- и трехгребневым роликом, определяемое отношением числа зубьев червячного колеса (ролик рассматривается как сектор червячного колеса) к числу заходов червяка, практически постоянное. Червяк, как правило, однозаходный. Зазор в зацеплении ролика с червяком переменный, что может быть обеспечено при разных значениях радиусов r 2 дуги образующей червяка и r 1 траектории ролика. Разница этих радиусов позволяет регулировать зазор в зацеплении, т. е. сближать элементы пары, не опасаясь их заклинивания в крайних положениях. Для расширения зоны беззазорного зацепления в ряде конструкций червячно-роликовых пар червяк посажен эксцентрично относительно оси рулевого вала.
Червячно-роликовая пара, устанавливаемая на автомобилях (рис. 5.1, б), имеет, как и все механизмы такого типа, две регулировки: осевого зазора при помощи прокладок под передней крышкой и зацепления при помощи регулировочного винта, перемещающего вал 1 сошки вместе с роликом 2, начальное смещение оси которого относительно оси червяка 3 составляет 6—6,5 мм.
Винтовые рулевые механизмы. Такие механизмы могут иметь различное конструктивное исполнение: винторычажные (винт—гайка—рычаг, качающийся винт и гайка, винт и качающаяся гайка) и винтореечные.
Травмобезопасный рулевой механизм. Это один из элементов пассивной безопасности автомобиля. Рулевой механизм может быть причиной серьезной травмы водителя при лобовом столкновении автомобиля с препятствием.
Травма может быть нанесена при смятии передней части автомобиля, когда весь рулевой механизм перемещается в сторону водителя. Поэтому картер рулевого механизма необходимо располагать в таком месте, где деформация при лобовом столкновении будет наименьшей. Водитель может получить травму также при резком перемещении вперед в результате лобового столкновения. Ремни безопасности при слабом их натяжении не предохраняют от столкновения с рулевым колесом или рулевым валом, когда перемещение вперед составляет 300—400 мм. Для пассажиров такое перемещение обычно не приводит к опасным последствиям.
По статистике лобовые столкновения автомобилей составляют свыше 50 % всех дорожно-транспортных происшествий. Вследствие этого как международные, так и национальные правила предписывают установку на автомобилях травмобезопасных рулевых механизмов.
Существуют некоторые нормативы для испытания травмобезопасных рулевых механизмов. Так, при лобовом ударе (удар о бетонный куб при движении со скоростью 14 м/с (примерно 50 км/ч) верхний конец рулевого вала не должен перемещаться внутрь салона (кабины) в горизонтальном направлении более чем на 127 мм (5′′). На специальном манекене регистрируется величина усилия в горизонтальном направлении (на уровне груди манекена) при скорости 5,5 м/с (примерно 24 км/ч). Это усилие не должно превосходить 11,34 кН.
Основное требование к травмобезопасным рулевым механизмам — поглощение энергии удара и, следовательно, снижение усилия, наносящего травму водителю. Первоначально для придания рулевым механизмам травмобезопасных свойств, конструкторы предложили применять рулевое колесо с утопленной ступицей и с двумя спицами, что позволило значительно снизить тяжесть наносимых повреждений при ударе. В дальнейшем, кроме того, стали устанавливать специальный энергопоглощающий элемент.
В рулевой колонке полноприводного автомобиля ВАЗ рулевой вал состоит из трех частей, связанных карданными шарнирами (рис. 5.2, а).
Рис. 5.2. Травмобезопасные рулевые колонки: а — автомобиля ВАЗ; б — автомобиля ГАЗ; в — с энергопоглощающим сильфоном; г — с перфорированным трубчатым рулевым валом; д — деформация перфорированного трубчатого вала; 1 — болты; 2 — фланец; 3 — предохранительная пластина; 4 — резиновая муфта; 5 — сильфон; 6 — перфорированный рулевой вал
При лобовом столкновении, когда передняя часть автомобиля деформируется, рулевой вал складывается, при этом перемещение верхней части рулевого механизма внутрь салона незначительно. Перемещение рулевого механизма сопровождается некоторым поглощением энергии удара на деформацию кронштейна крепления рулевого вала. Особенность крепления кронштейна заключается в том, что два из четырех болтов 1 (передние) крепят кронштейн через пластинчатые шайбы, которые при ударе деформируются и проваливаются через прямоугольные отверстия кронштейна, а сам кронштейн деформируется, поворачиваясь относительно фиксированных точек крепления.
На автомобиле ГАЗ энергопоглощающий элемент травмобезопасного рулевого механизма представляет собой резиновую муфту 4, установленную между верхней и нижней частями рулевого вала (рис. 5.2, б).
В ряде зарубежных конструкций энергопоглощающим элементом рулевого механизма служит сильфон 5 (рис. 5.2, в), соединяющий рулевое колесо с рулевым валом или сам рулевой вал, в верхней части представляющий собой перфорированную трубу 6 (рис. 5.2, г). На рис. 5.2, д показаны последовательно фазы деформации перфорированной трубы и максимальная деформация, которая для этой конструкции значительна. Некоторое применение нашли энергопоглощающие элементы рулевых механизмов, в которых две части рулевого вала соединены при помощи нескольких продольных пластин, привариваемых к концам соединяемых валов и деформирующихся при ударе. Такое энергопоглощающее устройство носит название «японский фонарик».
Серийные модели «Ауди» оборудованы системой безопасности «Прокон-тен» (Procon-ten): Procon = Programmed Contraction — запрограммированное складывание рулевой колонки при несчастном случае; ten = Tension — натяжение, автоматическое напряжение передних ремней безопасности. При наличии системы Procon-ten в верхней части рулевой колонки закреплен необслуживаемый трос из коррозионно-стойкой стали, его нижняя часть полиспастно проложена вокруг коробки и закреплена на кузове. В случае сильного фронтального удара двигатель с коробкой смещаются относительно кузова назад. Благодаря этому трос оттягивает рулевое колесо вниз и выводит его из области возможного контакта с водителем. Одновременно срабатывает ten-система, натягивая ремни безопасности.
5.1.3. Рулевой привод
Рулевой привод включает в себя рулевую трапецию, рычаги и тяги, связывающие рулевой механизм с рулевой трапецией, а также рулевой усилитель, устанавливаемый на ряде автомобилей.
Рулевую трапецию в зависимости от компоновочных возможностей располагают перед передней осью (передняя рулевая трапеция) или за ней (задняя рулевая трапеция) (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Схемы размещения рулевых трапеций: а — е — варианты
При зависимой подвеске колес применяют трапеции с цельной поперечной тягой; при независимой подвеске — трапеции с расчлененной поперечной тягой, что необходимо для предотвращения самопроизвольного поворота управляемых колес при колебаниях автомобиля на подвеске. С этой целью шарниры разрезной поперечной тяги должны располагаться так, чтобы колебания автомобиля не вызывали их поворота относительно шкворней. При зависимой и независимой подвесках могут применяться как задняя (рис. 5.3, а), так и передняя (рис. 5.3, б) трапеции. На рис. 5.3, в — е приведены схемы задних трапеций независимых подвесок с разным числом шарниров.
Поперечная тяга обычно представляет собой бесшовную трубу, на резьбовые концы которой навертывают наконечники с шаровыми пальцами. Длина поперечной тяги должна быть регулируемой, так как она определяет схождение колес. При зависимой подвеске, когда применяется неразрезная трапеция, регулирование выполняют поворотом поперечной тяги относительно наконечников (при освобождении стопорных гаек). Так как резьба, нарезанная на концах тяги, имеет разное направление, то поворот тяги вызывает изменение расстояния между наконечниками (шарнирами). Часто шаг резьбы на разных концах тяги делают неодинаковым для более точной регулировки.
Наличие зазора в шарнирах поперечной тяги недопустимо, поэтому предпочтительно применение шарниров с автоматическим регулированием зазора в процессе изнашивания, что возможно, когда усилие пружины 2 направлено по оси шарового пальца 1 (рис. 5.4, а).
Рис. 5.4. Устройство шарниров рулевых тяг с регулированием зазора: а — автоматическим; б — с помощью пружины; 1 — шаровой палец; 2 — пружина; 3 — гайка
На рис. 5.4, б показан шарнир поперечной тяги, где зазор, образовавшийся в результате изнашивания, выбирают, вращая гайку 3, сжимающую пружину, для чего необходимо снять наконечник тяги.
Продольная тяга, связывающая сошку с поворотным рычагом, применяется главным образом при зависимой подвеске.
5.1.4. Рулевые усилители
Общие сведения
Рулевые усилители устанавливают на легковые автомобили высокого класса, при этом облегчается управление автомобилем, повышается его маневренность, увеличивается безопасность при разрыве шины (автомобиль можно удержать на заданной траектории). Следует отметить, что при применении усилителя несколько повышается износ шин, а также ухудшается стабилизация управляемых колес.
Усилитель, включенный в рулевое управление, имеет следующие обязательные элементы:
- источник питания (в пневмоусилителе — компрессор, в гидроусилителе — гидронасос);
- распределительное устройство;
- исполнительное устройство — пневмо- или гидроцилиндр, создающий необходимое усилие.
Гидроусилители
В настоящее время в основном применяют гидроусилители с золотниковыми распределителями. Гидроусилители имеют небольшие размеры благодаря высокому рабочему давлению (6—10 МПа) и малое время срабатывания (0,2—2,4 с). Они обеспечивают поглощение ударов и толчков, воспринимаемых управляемыми колесами со стороны дороги и передаваемых на рулевое колесо. Вместе с тем при применении гидроусилителя несколько снижается стабилизация управляемых колес, так как стабилизирующий момент на колесах должен преодолевать сопротивление жидкости в гидроусилителе. Гидроусилители должны иметь надежные уплотнения, так как течь жидкости приводит к выходу гидроусилителя из строя.
Пневмоусилители в настоящее время применяют редко, поскольку они имеют значительные недостатки: большое время срабатывания (в 5—10 раз больше, чем у гидроусилителей) и повышенные размеры, что связано с невысоким рабочим давлением (0,6—0,8 МПа).
Существует несколько схем компоновки элементов гидроусилителей, каждой их которых присущи как достоинства, так и недостатки.
Схема № 1 (рис. 5.5, а). Рулевой механизм РМ, гидрораспределитель ГР и гидроцилиндр ГЦ представляют собой единый агрегат, который называют усилителем интегрального типа (гидроруль); гидронасос ГН и бачок с рабочей жидкостью Б расположены отдельно. Такая компоновка применяется на многих автомобилях. Достоинства схемы: компактность и малая длина трубопроводов. При расположении гидрораспределителя перед рулевым механизмом сокращается время срабатывания усилителя. К недостаткам схемы следует отнести нагружение всех деталей рулевого управления усилием гидроцилиндра. Нагружается также кронштейн (или рама) в месте крепления картера гидроруля.
Рис. 5.5. Схемы компоновки гидроусилителей: а — по схеме № 1; б — по схеме № 2; в — по схеме № 3; г — по схеме № 4; д — компоновка гидроусилителя с гидрораспределителем с закрытым центром; РМ — рулевой механизм; ГР — гидрораспределитель; ГЦ — гидроцилиндр; ГН — гидронасос; Б — бачок; ГА — гидроаккумулятор; К — клапан
Схема № 2 (рис. 5.5, б). В усилителе этого типа гидрораспределитель смонтирован в одном блоке с гидроцилиндром отдельно от рулевого механизма. Достоинства схемы: возможность применения рулевого механизма любой конструкции, меньшая сложность и стоимость по сравнению со схемой № 1, несколько меньшее число нагруженных гидроусилителем деталей.
Осевой золотниковый гидрораспределитель своим корпусом закреплен на корпусе шаровых шарниров, который, в свою очередь, связан с гидроцилиндром при помощи резьбового соединения. Шаровой палец рулевой сошки помещен в стакане, который может перемещаться вместе с пальцем в осевом направлении в пределах 4 мм, перемещая одновременно закрепленный в стакане золотник гидрораспределителя. Шаровой палец соединен с продольной рулевой тягой. В нейтральном положении золотник центрируется реактивными камерами, центрирующие пружины отсутствуют. Гидроусилитель обладает большой чувствительностью, включаясь при перемещении золотника на 0,4—0,6 мм.
Схема № 3 (рис. 5.5, в). Гидрораспределитель расположен перед рулевым механизмом, а гидроцилиндр — отдельно. При установке гидрораспределителя перед рулевым механизмом увеличивается чувствительность гидроусилителя. Недостатком схемы является большая длина трубопроводов, особенно если гидроцилиндр размещен на удалении от рулевого механизма.
Схема № 4 (рис. 5.5, г). Отличительная особенность этой схемы — раздельное размещение всех элементов гидроусилителя. Достоинством схемы является свободная компоновка, возможность применения рулевого механизма любой конструкции. Основной недостаток — большая длина трубопроводов. Следует отметить, что большая длина трубопроводов между гидрораспределителем и гидроцилиндром в любой конструкции гидроусилителя часто приводит к пульсации давления в системе и возбуждению колебаний управляемых колес.
Рассмотрим рабочий процесс усилителя по схеме № 4. При удержании рулевого колеса в нейтральном положении золотник гидрораспределителя ГР, шарнирно связанный с сошкой рулевого механизма, также находится в нейтральном (среднем) положении. Нагнетаемое гидронасосом ГН масло свободно циркулирует через открытый центр гидрораспределителя на слив в бачок, конструктивно объединенный с гидронасосом. В гидроцилиндре ГЦ по обе стороны поршня устанавливается одинаковое давление слива. При повороте рулевого колеса, например, влево золотник перемещается относительно корпуса гидрораспределителя в направлении, в котором продольная тяга должна обеспечивать поворот управляемых колес влево. При таком перемещении золотника левая полость гидроцилиндра соединяется с напорной гидролинией насоса, а правая полость — со сливной гидролинией. В левой полости гидроцилиндра создается давление, под действием которого поршень перемещается вправо, передавая через шток усилие на поворотный рычаг в направлении, соответствующем повороту управляемых колес влево.
При совершении поворота с постоянным радиусом, когда рулевое колесо остановлено в повернутом положении, золотник распределителя также остановлен. Если не учитывать стабилизирующие моменты на управляемых колесах автомобиля, то можно считать, что золотник занимает нейтральное положение, а усилитель выключен. Однако при наличии стабилизирующих моментов за счет обратной связи усилие от них передается на корпус гидрораспределителя и последний продолжает перемещаться до тех пор, пока золотник не займет несколько смещенное относительно нейтрального положение. При этом правая полость гидроцилиндра будет по-прежнему сообщаться со сливной гидролинией, а в левой полости в результате дросселирования масла через щелевой зазор между кромкой золотника и корпусом будет поддерживаться некоторое давление, достаточное для удержания колес в повернутом состоянии, когда на них действует стабилизирующий момент, стремящийся вернуть колеса в нейтральное положение.
Каждому фиксированному углу поворота рулевого колеса соответствует пропорциональное ему фиксированное положение управляемых колес. Таким образом, гидрораспределитель обеспечивает кинематическое следящее действие.
Гидрораспределитель обеспечивает также силовое следящее действие в результате того, что момент сопротивления повороту управляемых колес уравновешивается суммарным моментом сил, действующих на продольную тягу и шток гидроцилиндра.
Установлено, что момент сопротивления повороту управляемых колес связан с усилием на рулевом колесе прямо пропорциональной зависимостью.
Гидрораспределители с открытым и закрытым центром. Во всех рассмотренных гидроусилителях гидрораспределитель носит название «гидрораспределитель с открытым центром», так как в нейтральном положении золотника центральный канал корпуса гидрораспределителя открыт и масло, нагнетаемое гидронасосом, циркулирует по замкнутому кругу: гидронасос—гидрораспределитель—бачок—гидронасос. Иногда на автомобилях применяют гидрораспределители с закрытым центром (рис. 5.5, д), в которых центральный канал их корпуса в нейтральном положении золотника перекрыт кромками среднего пояска. В этом случае гидронасос нагнетает масло в специальный гидроаккумулятор ГА и только после его заполнения масло через разгрузочный клапан К перепускается на вход насоса. Таким образом, гидронасос постоянно работает под нагрузкой. Основное достоинство системы — постоянная готовность к действию, например, при остановившемся двигателе; кроме того, гидроаккумулятор обычно используют также для тормозного гидропривода.
Гидрораспределители с реактивными камерами и центрующими пружинами. Гидрораспределитель только с реактивными камерами обеспечивает кинематическое и силовое следящее действие — автоматическая установка золотника в нейтральное положение происходит за счет уравновешивания давлений в обеих реактивных камерах. При случайном смещении корпуса гидрораспределителя относительно золотника (например, при встрече одного из колес с препятствием) в одной из реактивных камер возникает давление напора, а в противоположной реактивной камере — давление слива. Разность давлений заставляет золотник вернуться в нейтральное положение. Включение гидроусилителя с таким гидрораспределителем происходит при самом малом значении силы, приложенной к рулевому колесу.
Гидрораспределитель с реактивными камерами и центрирующими пружинами также обеспечивает кинематическое и силовое следящее действие — гидроусилитель включается только тогда, когда на рулевом колесе приложена сила, достаточная для деформации центрирующих пружин. Гидроусилитель с таким гидрораспределителем обладает меньшей чувствительностью, но в то же время центрирующие пружины распределителя создают препятствие случайному обратному включению гидроусилителя и возможному влиянию управляемых колес.
Гидрораспределитель с центрирующими пружинами, но без реактивных камер обеспечивает только кинематическое следящее действие, а усилие, создаваемое гидроусилителем, постоянно.
Роторные гидрораспределители. В последние годы нашли широкое применение роторные гидрораспределители, в которых золотник при повороте рулевого колеса также поворачивается, открывая окна, через которые масло, нагнетаемое гидронасосом, поступает в соответствующую полость гидроцилиндра, а в нейтральном положении золотника циркулирует по кругу: гидронасос—гидрораспределитель—бачок— гидронасос. Роторные гидрораспределители компактны и имеют высокую чувствительность и малую металлоемкость.
Гидронасосы. Для питания гидроусилителей применяют гидронасосы различных конструкций: лопастные, шестеренные, героторные (специальные шестерни с внутренним зацеплением), плунжерные. Привод гидронасоса клиноременный или зубчатый от двигателя.
Подача гидронасоса должна обеспечивать заполнение гидроцилиндра при максимальной угловой скорости поворота рулевого колеса и малой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Обычно подача гидронасоса указывается при частоте вращения коленчатого вала двигателя 500—1 000 мин−1. Подачу гидронасоса выбирают в зависимости от типа автомобиля, на котором устанавливается гидроусилитель. При указанной выше частоте вращения коленчатого вала двигателя подача гидронасоса может быть в пределах от 6 до 60 л/мин. Большие подачи необходимы на автомобилях, где гидронасос обслуживает не только гидроусилитель, но и других потребителей.
Давление, создаваемое гидронасосом, находится в пределах 6—10 МПа. Мощность, потребляемая на привод гидронасоса, составляет 2—4 % мощности двигателя автомобиля. В качестве рабочей жидкости в гидроусилителях применяют специальное масло с противозадирными и стабилизирующими присадками.
Несколько лет назад появились серийные гидроусилители с электронной регулировкой работы распределителя в зависимости от скорости.
В американской системе «Магиастир» производства компании «Дельфи», которой снабжены некоторые автомобили концерна «Дженерал Моторс» («Шевроле Корвет», многие модели «Кадиллак»), с помощью электромагнитного устройства изменяется жесткость торсиона следящего устройства. А в немецких гидроусилителях «Сервотроник», которые стоят на машинах «Ауди» A6 и А8, «БМВ» пятой и седьмой серий и всех моделях «Ягуар», на помощь золотнику приходит электрогидравлический модулятор давления — с ростом скорости по сигналу от управляющего блока он ограничивает давление в рабочем контуре, и помощь гидроусилителя сходит на нет.
Существует еще один вариант решения — приводить насос гидроусилителя не от коленчатого вала двигателя, а от электромотора. Тогда с помощью электроники, изменяя частоту вращения электропривода, можно варьировать производительность насоса. Такая схема применена в гидроусилителях автомобилей «Мерседес» A-класса. Возможно также изменять передаточное отношение рулевого механизма. Для этого существует несколько схем реечных рулевых механизмов.
Фирма ZF использует зубья рейки с переменным профилем: в околонулевой зоне зубья треугольные, а ближе к краям — трапецеидальной формы. Шестерня входит с ними в зацепление с разным плечом, что и позволяет несколько изменить передаточное отношение. Другой, более сложный вариант использовала «Хонда» на автомобиле NSX в сочетании с электроусилителем. Здесь зубья рейки и шестерни сделаны с переменным шагом, профилем и кривизной. Это позволяет варьировать передаточное отношение в гораздо более широких пределах.
Фирма «Хонда» продемонстрировала и другой подход. Конструкция представляет собой две рейки, установленные коаксиально одна в другой и связанные через червячный привод с электромотором. Одна рейка вращается шестерней рулевого вала, а другая связана с рулевыми тягами. По сигналу от управляющего блока электродвигатель подает ведомую рейку вправо или влево от ведущей, и колеса поворачиваются на больший угол.
Электроусилители
Использование электрической энергии в усилителях расширяет возможности оптимизации характеристик рулевого управления автомобиля с позиций управляемости, устойчивости движения и эргономики. Электрические усилители с использованием малогабаритных высокооборотных регулируемых двигателей постоянного тока обладают высоким быстродействием и обеспечивают усилителю точное следящее действие.
Электрические усилители легко сочетаются с электронными системами управления, включающими в себя микропроцессоры. Подобные системы управления режимом работы усилителя обладают большими возможностями логической обработки исходной информации — сигналов различных датчиков — при выработке управляющего воздействия. Электронные системы управления могут быть многорежимными или программируемыми для учета особенностей конкретного автомобиля и условий его эксплуатации.
Принцип работы электроусилителя следующий: на торсионе следящего устройства стоит датчик, и в зависимости от его сигнала электроника подает ток нужной полярности и силы на обмотки электромотора, связанного с рулевым механизмом через червячную передачу. А по сигналам от датчика скорости можно изменять характеристику усилителя в соответствии с любой заложенной в память блока зависимостью.
Уменьшению габаритных размеров электрических усилителей способствует применение планетарных редукторов, которые удобно компонуются соосно с рулевым валом. Использование гибких валов, соединяющих электродвигатель и редуктор, также облегчает компоновку электроусилителей на автомобиле.
Применяют два варианта компоновки усилителя: на рулевом валу и на картере реечной рулевой передачи.
Преимущества электроусилителя очевидны: он проще и дешевле в производстве и монтаже; отсутствуют шланги, ремни, шк