Штурвал по ветру: сравниваем усилители рулевого управления

Удовольствие от вождения конкретного автомобиля сложно описать словами, но можно попытаться объяснить его конструктивными особенностями. Если говорить об информативности рулевого управления, то кроме архитектуры шасси автомобиля в целом важную роль играет тип его усилителя.

Неинформативный, или «ватный», руль, его плохой самовозврат, слабая обратная связь с дорогой и так далее – все эти моменты зависят в первую очередь от конструкции рулевой системы. Основополагающую роль здесь играют потери на трение и паразитный момент инерции.

Эталонная система – гидравлический рулевой редуктор. Это механизм так называемого типа «винт — шариковая гайка». Зачастую его применяют на грузовом транспорте и автобусах, но раньше его также ставили и на дорогие седаны, например на Mercedes-Benz с кузовным индексом W124. Механизм отличается минимальным внутренним трением и дополнен гидравлическим усилителем. При повороте руля вращается входной вал редуктора с винтовыми канавками. Такие же сделаны и на внутренней части закрепленной на нем гайки. Вращение вала вызывает ее осевое перемещение. Внешняя часть гайки соединена зубьями с выходным валом редуктора. Таким образом, ее осевое перемещение вновь преобразуется во вращательное. Трение в паре «входной вал — гайка» снижено за счет циркуляции шариков в канавках. По сути, это подшипниковый узел.

Увы, с массовым приходом привычных рулевых реек внутренние трения неизбежно возросли, а с появлением электрических усилителей (электродвигателей) добавились еще и паразитные моменты инерции. С тех пор инженеры с переменным успехом пытаются привить современным механизмам ту эталонную информативность, присущую легковым рулевым редукторам.

Классический гидравлический усилитель руля (ГУР)

Даже в обычной механической рулевой рейке без усилителя есть приличное внутреннее трение. Больше всего потерь, как ни странно, в зубчатой паре «входной вал — рейка». Свое трение есть также в опорной втулке и сухаре. В случае рейки с гидравлическим усилителем сюда добавляются и сальники.

Дополнительные трения ухудшают самовозврат рулевого колеса и обратную связь с дорогой, делая руль ватным и неинформативным. Но инженеры отчасти нивелировали эти моменты. Они увеличили кастор на современных автомобилях (продольный наклон оси передних стоек) и поколдовали над гидравлической частью усилителя: изменили геометрию и характеристики золотниковых клапанов. Благо здесь бал правит только механика. Впрочем, человек, поездивший на легковом автомобиле с рулевым редуктором, все равно ощутит явную разницу. 

При эксплуатации таких усилителей больше всего хлопот доставляет гидравлическая часть, например: течи сальников и внешних магистралей; износ насоса ГУР. Однако львиная доля проблем связана с неадекватным вмешательством. При банальной замене рулевых тяг сервисмены ленятся правильно установить пыльники, применяя вместо штатных металлических хомутов обычные пластиковые стяжки. В результате в рейку попадает влага, вызывая коррозию. В запущенных случаях ремонт будет уже невозможен и узел придется менять с сборе. Об этом мы подробно писали в материале про основные неисправности и ремонт рулевых реек. В целом, на сегодняшний день классический ГУР доставляет меньше всего хлопот и требует вменяемых затрат при ремонте по сравнению с остальными вариациями усилителей.

ЭГУР – электрогидравлический усилитель

ЭГУР – это лишь вариация схемы классического гидроусилителя с теми же самыми ощущениями при езде и проблемами в целом. Разница лишь в том, что вместо механического насоса применен электрический. В остальном это та же гидравлическая рейка и контуры. Однако при попытке копнуть глубже всплывает масса скрытых отличий, хороших и не очень.

В такой системе есть отдельный модуль управления. Беда в том, что он объединен в единый сборный узел с электромотором насоса и его гидравлической частью. На многих возрастных машинах герметичность такого бутерброда нарушается и в электронику попадает влага или даже само масло. Происходит это незаметно, и когда дело доходит до явных проблем в работе усилителя, то уже поздно пытаться что-то ремонтировать. Придется менять дорогостоящие элементы.

С другой стороны, у такой схемы со своим блоком управления, в отличие от классического ГУРа, есть важный плюс — своего рода «защита от дурака». Если по какой-то причине произойдет большая утечка масла из системы, то она сама отключит насос, предотвратив его скоропостижную смерть из-за работы на сухую. Как и в случае с классическим гидроусилителем, любая кровопотеря не влечет износа элементов в самой рейке.

Электрический усилитель (ЭУР), встроенный в рулевую колонку

С появлением элекрических усилителей в чистом виде к потерям на трение в рулевых механизмах добавился паразитный момент инерции. Вместо гидравлики и насоса пришли электродвигатели, встроенные в саму рейку или стоящие вне ее. Благодаря их вращению в ту или иную сторону осуществляется помощь при повороте руля. Однако ротор любого электродвигателя имеет свою массу и, следовательно, момент инерции. Поэтому его невозможно мгновенно остановить и изменить направление вращения. Электронике нужно время, чтобы адаптироваться. Этот момент выражается во временном дополнительном сопротивлении на руле, когда человек резко меняет направление его вращения на ходу.

Вдобавок большая часть схем усилителя с электромотором снабжена еще и червячным редуктором. В частности, это касается систем, где ЭУР встроен в рулевую колонку. Из-за этого дополнительно возрастают потери на трение. В результате информативность руля падает еще сильнее, чем в случае с гидроусилителем. Настроить электронику так, чтобы существенно нивелировать подобный недостаток, невозможно. Поэтому человек, пересевший с автомобиля с ГУРом за ЭУР, сразу почувствует разницу и, вероятно, будет разочарован.

В схеме с элементами усилителя в рулевой колонке мы имеем обычную механическую рейку. Простота ее конструкции гораздо предпочтительнее сложного и технологичного гидроузла. Однако и у этой медали есть обратная сторона. В случае возникновения внутренней коррозии обычная рейка будет молчать до последнего, пока валы катастрофично не сгниют и ремонтировать будет уже нечего. Гидравлический же узел очень быстро начнет течь из-за износа сальников, и восстановление будет стоить вменяемых денег.

В защиту такого типа ЭУРа можно добавить, что электронная часть в рулевой колонке отказывает крайне редко. А по ресурсу система, в целом, сопоставима с привычным гидравлическим собратом.

Электрический усилитель (ЭУР) с червячным приводом, встроенным в рулевую рейку

Этот вид открывает группу полноценных электрических реек со встроенными элементами усилителя. По сути, такой ЭУР имеет те же негативные особенности при езде, что и в предыдущем примере. Величина паразитных потерь на трение и моментов инерции схожа.

В процессе эксплуатации тяжесть неисправностей и стоимость ремонта увеличивает то, что все элементы усилителя встроены в рейку.

Электрический усилитель (ЭУР) с червячным приводом, встроенным в рулевую рейку (двухвальный)

Самый замысловатый и спорный вид ЭУРа. Вал сложной электрической рейки имеет аж две зубчатые пары по краям. На привычную первую воздействует водитель при повороте руля. А второй паре на другом конце помогает перемещаться электромотор с червячным приводом. На выходе имеем удвоенное трение из-за дополнительного опорного сухаря и пары «шестерня-рейка». Настройка электроники требует особого подхода, чтобы это менее пагубно влияло на информативность руля.

Соответственно, в этом случае все совсем плачевно при каких-либо поломках. Зато из-за наличия дополнительной полноценной опоры с сухарем на другом конце узла такая рейка не страдает от стука во втулке, в отличие от своих обычных электрических собратьев.

Электрический усилитель (ЭУР) с винт-шариковой гайкой

Это, пожалуй, самый правильный вид электрической рейки. Электромотор встроен непосредственно в рейку, ее вал проходит сквозь него. В приводе применили уже знакомую нам шариковую гайку, а не червяк. На выходе имеем сниженное трение и уменьшенный паразитный момент инерции благодаря иной конструкции ротора электродвигателя. Такой усилитель изначально проще настроить на хорошую информативность и адекватное усилие на руле.

Увы, но такая электрическая рейка самая дорогая. При этом некоторые производители любят экономить на мелочах. В частности, на Маздах 6 второго поколения и Фокусах 3 с завода ставят хилые опорные втулки. В результате рейка начинает стучать на сравнительно небольших пробегах. Радует хотя бы, что подобный недуг научились довольно бюджетно лечить: в профильных мастерских устанавливают более качественные втулки.

Еще одна неприятная особенность электрических реек всех типов на некоторых моделях машин – частые сбои начального нейтрального положения. По разным причинам эти настройки нарушаются, и руль на заведенной машине, особенно при вывешенных колесах, стремится самопроизвольно вращаться в одну из сторон. При этом человек всегда может своими силами управлять машиной. В одних случаях достаточно повторно выставить нулевое положение с помощью компьютера, а в других может потребоваться ремонт датчиков момента. Иногда бывает и такое, что приходится перепрошивать модуль управления рейкой.

***

Вывод напрашивается сам собой. Если вам важно всегда получать удовольствие от управления машиной и обратная связь на руле для вас не последнее дело, то лучше выбрать классический гидроусилитель. От вас потребуется лишь контролировать уровень и состояние масла в расширительном бачке, а в случае каких-либо поломок стоимость ремонта будет вменяемой. Если же в приоритете беззаботные перемещения из пункта А в Б, то выбирайте ЭУР, встроенный в рулевую колонку. Такой усилитель требует меньше всего внимания.

Благодарим за помощь в подготовке материала компанию ООО «ГИДРОЛАБ».