УСИЛИМ РУЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ

ТЕХНИКА
МЕХАНИЗМЫ
УСИЛИМ РУЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ
Оценка совершенства автомобиля во многом зависит от того, легко ли им управлять.
Сергей МИШИН
Среди вспомогательных механизмов усилитель рулевого управления, пожалуй, главный для водителя. Все больше моделей машин разных фирм оснащают этим полезным агрегатом, даже такие легкие, где, по российским меркам, в нем нет никакой нужды. Но времена меняются, запросы растут. И вот уже ВАЗ подбирает механизм, которым планирует комплектовать свои машины. Рассматривают несколько вариантов гидро- и электроусилителей - к примеру, тот, что установлен в маленьком " Рено Твинго". Рассмотрим особенности обоих типов сервомеханизмов.
В гидроусилителе рулевого управления (ГУР) насос, приводимый непосредственно от двигателя, постоянно поддерживает в системе давление жидкости. Оно с помощью распределительного устройства, связанного с рулевой колонкой, гидропривода, встроенного в рулевой механизм или трапецию, и поворачивает колеса, помогая водителю.
Распределитель, обычно золотниковый, имеет следящее устройство, которое обеспечивает пропорциональность усилия на руле и на управляемых колесах. Тем самым сохраняется обратная связь в системе "водитель-автомобиль-дорога", то есть "чувство руля".
При прямолинейном движении ГУР не работает и его насос гоняет масло вхолостую, готовый, однако, мгновенно вступить в работу. Именно ГУР помогает удержать, например, груженый автопоезд на дороге при взрыве переднего колеса. Его следящее устройство еще и ограничивает усилие, передаваемое от передних колес на руль. Поэтому ГУР, необходимый на тяжелых грузовиках и автобусах, на легковых автомобилях повышает комфорт и безопасность.
Но, к сожалению, есть у него и недостатки. Во-первых, гидронасос жестко связан с двигателем автомобиля. На малых оборотах подача насоса невелика - значит, быстро колеса не повернешь. При повороте их на месте или с малой скоростью на рыхлом грунте, когда для этого требуется большее усилие, приходится выжимать сцепление и "подгазовывать", повышая обороты. На большой же скорости высокая производительность насоса, как правило, не нужна. Во-вторых, гидронасос, золотник, следящее устройство, трубки, исполнительный механизм - конструкция громоздкая, тяжелая и, как вся гидравлика, дорогая. Ведь многие узлы - прецизионные, требуют особо точного изготовления и сборки. Поэтому сначала взамен механического привода насоса ГУР появился электрический (фото 1). Зависимость подачи от оборотов двигателя исчезла, но с ростом скорости автомобиля эффективность усиления становилась чрезмерно большой. А слишком легкий руль на высокой скорости опасен - не почувствуешь, как улетишь с дороги.
Эту проблему решили регулированием оборотов электродвигателя в зависимости от скорости автомобиля. Потребовалось лишь ввести датчик, ее определяющий, и "связать" его с насосом. Но сложность и цена гидравлики оставались высокими, и вскоре появился полностью электрический усилитель (фото 2). Его устройство и принцип работы понятны из приведенного рисунка.
Электродвигатель через червячную передачу связан с валом рулевого управления. В зависимости от полярности напряжения питания электродвигатель вращается в ту или другую сторону, помогая водителю поворачивать колеса. Интенсивность же помощи задается величиной тока. Просто? Да, только управляется эта система компьютером, действующим согласно заложенной в него программе и сигналам, поступающим от трех датчиков.
Первый находится на торсионе, соединяющем половинки разрезанного рулевого вала, и следит за его закручиванием. С ростом усилия на руле сильнее закручивается торсион - больший ток идет на электромотор усилителя. Соответственно увеличивается помощь водителю.
Второй датчик следит за скоростью автомобиля. Чем она меньше, тем эффективнее "помощь" и наоборот, а после 75 км/ч усилитель вообще "выходит из игры"; чтобы не создавать дополнительного сопротивления, редуктор и электромотор разъединяются.
Третий контролирует обороты двигателя и следит, чтобы усилитель работал только одновременно с ним. Ведь 30 ампер (максимальный ток электродвигателя) очень быстро "посадят" аккумулятор, если генератор ему не помогает.
Такова вкратце теория, а что же на практике?
"Твинго" с электрифицированным рулем ведет себя своеобразно. "Восьмерочной" остроты нет и в помине, руль, скорее, "ватный". В положении "прямо" он будто слегка зафиксирован, а начнешь поворачивать - никакого усилия. Это даже опасно. Ведь бывает, что чуть отвлекся от дороги, потянулся в перчаточник за чем-нибудь и незаметно руль повернул. Он должен сопротивляться, подсказывать, что машина пошла в сторону. Чем больше поворот руля, тем больше нужно усилие. А тут нет четкой обратной связи - непонятно, повернуты колеса или нет. Так недолго и с дороги съехать. А вот быстро переложить машину из одного поворота в другой как раз не удается - руль сопротивляется. Здесь усилитель, пожалуй, излишне медлителен.
Конечно, нормальному человеку вряд ли понадобится проходить повороты так, как показано на одном из снимков, но на дороге всякое случается, и об этой особенности электроруля нужно помнить. Зато при обычной езде с усилителем гораздо приятнее. Особенно при парковке, где его работа великолепна: руль "невесом", поворачивается без усилий. Впрочем, "электроруль" еще совсем молод, и со временем, наверное, избавится от своих недостатков, но, безусловно, право на существование уже завоевал.
В таких поворотах проворности электроусилителю явно не хватает...
...а неторопливая "змейка" с ним - одно удовольствие.
Фото 3. Схема рулевого механизма с электроусилителем: 1 - электродвигатель; 2 - червячная передача; 3 - рулевой вал; 4 - разъем питания электродвигателя; 5 - разъем датчика момента на рулевом валу.
Фото 1. Гидроусилитель с электроприводным насосом.
Фото 2. Рулевой механизм с электроусилителем и электронный блок управления.