Современный автомобиль не возможно представить без гидроусилителя руля. Даже на мелких автомобилях он если и не идет в базовой комплектации, то обязательно доступен в виде опции. Что уж говорить про джипы и грузовики!
Управление автомобилем большой грузоподъемности требует значительной затраты физических усилий. Особенно трудно управлять автомобилем в условиях бездорожья.
Если автомобиль для повышения проходимости снабжен системой центрального управления давлением в шинах, то при снижении давления в них для управления таким автомобилем требуются значительно большие усилия. Для облегчения управления автомобилем большой грузоподъемности или высокой проходимости в систему рулевого привода должен включаться специальный сервомеханизм — усилитель рулевого привода.
При наличии усилителя водитель затрачивает на поворот рулевого колеса сравнительно небольшую работу. Благодаря снижению утомляемости водителя увеличивается средняя скорость движения автомобиля.
Применение усилителя обеспечивает высокие маневренные качества автомобиля вследствие уменьшения усилия на рулевом колесе и выбора наиболее выгодного передаточного числа рулевого механизма. В настоящее время усилители рулевых приводов устанавливаются также на легковых автомобилях высокого класса и на автобусах. Назначение усилителя в данном случае — не только облегчить управление, а главным образом в том, чтобы обеспечить большую безопасность движения с высокой скоростью.
При наличии усилителя рулевого привода имеется возможность сохранять прямолинейное движение автомобиля в случае резкого снижения давления в шине или при ее разрыве. Следует иметь в виду, что при установке усилителя рулевого привода
несколько повышается износ шин и повышается стоимость конструкции рулевого управления.
Конструкция усилителя рулевого привода должна отвечать следующим
основным требованиям:
1) обладать следящим действием с тем, чтобы поворот управляемых колес был пропорционален заданному водителем угловому перемещению рулевого колеса;
2) в случае выхода из строя не препятствовать нормальной работе рулевого правления;
3) не включаться от случайных толчков со стороны дороги при прямолинейном движении автомобиля;
4) обладать минимальным временем срабатывания и высокой чувствительностью.
Наиболее распространенными типами усилителей являются гидравлические и пневматические весьма редко применяются электрические усилители.
Независимо от конструкции усилителя, последний должен иметь следующие основные элементы:
1) Источник питания. В гидравлическом усилителе источником питания служит гидравлический насос, приводимый в движение от двигателя, иногда с пневмогидравлическим аккумулятором давления в пневматическом усилителе источник питания — компрессор с ресивером; в электрическом усилителе — аккумуляторная батарея и генератор.
2) Сервомотор, передающий усилие на рулевой привод. В гидравлическом и пневматическом усилителях сервомотором является силовой цилиндр, преобразующий давление рабочей среды в дополнительное усилие, воздействующее на рулевой привод. В электрическом усилителе сервомотором является электродвигатель, воздействующий на рулевой привод обычно через зубчатую передачу.
3) Распределительное устройство с приводом, которое обеспечивает следящее действие. Как можно видеть на простейшей схеме гидравлического усилителя, при повороте рулевого колеса золотник распределителя направляет жидкость под давлением, создаваемым насосом или аккумулятором давления, в ту полость силового цилиндра, которая соответствует выбранному водителем направлению поворота. Если водитель удерживает рулевое колесо повернутым на определенный угол, то распределитель обеспечивает за счет обратной связи фиксацию поршня силового цилиндра в соответствующем положении. С помощью обратной связи происходит также выключение усилителя при возвращении рулевого колеса в положение, соответствующее прямолинейному движению автомобиля.
В зависимости от устройства распределителя, последний может обеспечить следящее действие или только по перемещению рулевого колеса, или по перемещению и по силе сопротивления повороту. Различают три типа распределителей гидравлических усилителей:
1. Распределители, имеющие реактивные элементы, в которых золотники центрируются пружинами. В распределителе помещен золотник, центрируемый в нейтральном положении пружинами. Шайбы служат реактивными элементами. Такой тип усилителя обеспечивает следящее действие по перемещению и по силе.
Следящее действие по перемещению обусловливается обратной связью, а следящее действие по силе — реактивными элементами. Так как при увеличении сопротивления повороту автомобиля давление жидкости в каналах распределителя увеличивается, то оно передается через реактивные элементы на золотник, а затем на рулевой механизм, в следствие чего нагрузка на рулевом колесе увеличивается пропорционально сопротивлению повороту. Это дает возможность водителю ощущать процесс поворота, дает «чувство дороги». Центрирующие пружины определяют усилие на рулевом колесе, при котором включается усилитель.
2. Распределители, имеющие реактивные элементы без пружин. Такие распределители имеют те же свойства, что и предыдущие, но включаются они сразу после приложения нагрузки к рулевому колесу.
3. Распределители без реактивных элементов, но имеющие центрирующие пружины. Эти распределители обеспечивают следящее действие только по перемещению. Усилие на рулевом колесе остается постоянным независимо от сопротивления повороту. Усилитель включается после того, как к рулевому колесу приложено усилие, преодолевающее усилие центрирующих пружин.
