Гидроусилитель, электроусилитель или их комбинация для рулевого управления устанавливается фактически на всех типах легковых автомобилей. Этот узел не только облегчает управление в движении и маневрирование при парковке, ослабляет передачу на руль ударов от неровностей дороги, но и влияет на активную безопасность автомобиля.
В 1925 году Франсис Дэвис (США) запатентовал гидравлический усилитель рулевого управления. В 1933 г. компания General Motors попыталась установить его на автомобиль Cadillac с двигателем V12. Но впервые гидроусилитель руля на серийном легковом автомобиле появился в 1951 г. ГУР предлагался как опция на Chrysler Crown Imperial, а уже в 1952 г. данный узел стал стандартным оборудованием.
Из названия следует, что этот механизм основан на использовании принципа гидравлики. Давление в системе создается гидравлическим насосом, приводимым в действие коленчатым валом двигателя и передается жидкостью, которая служит рабочим телом. В конструкции предусмотрен золотниковый клапан (распределитель), который при повороте руля переводит подачу жидкости в ту или иную полость. Распределитель отслеживает усилие на руле с помощью контрольного торсиона, встроенного в разрез рулевого вала, и помогает точно поворачивать управляемые колеса.
Задача разработчиков состоит в том, чтобы сделать вращение рулевого колеса достаточно легким при маневрировании на парковке и более ощутимым, при движении на скорости. А при движении с высокой скоростью, действие ГУР уменьшить до состояния обычного механического рулевого управления. И все это для того, чтобы управление автомобилем стало как можно более безопасным.
Двадцать лет назад фактически у всех гидроусилителей руля, вне зависимости от скорости движения автомобиля, коэффициент усиления оставался постоянным. Однако сегодня у большинства автомобилей поступающих на рынок, устанавливаются системы с переменным коэффициентом усилия на руле. Степень усиления изменяется в зависимости от скорости движения автомобиля. Такие ГУР обеспечивают точную и быструю реакцию при движении автомобиля на больших скоростях и требуемое усилие при маневрировании автомобиля с малой скоростью.
Это достигается использованием рейки рулевого механизма с переменным передаточным отношением зубчатого зацепления. Для этого по длине рейки изменяется шаг и диаметр делительной окружности зубьев, а на шестерне шаг зубьев остается постоянным. Когда колеса выставлены для движения автомобиля прямо, передаточное число рулевого механизма равно единице и коэффициент усиления наименьший, но по мере приближения рулевого колеса к его крайним положениям, возрастает передаточное число и усиление, необходимое для поворачивания колес.
Гидравлический усилитель рулевого механизма, управляемый компьютером, также перестает быть чем-то необычным. Такие системы рулевого управления обрабатывают информацию от спидометра автомобиля. Их работа определяется числом оборотов двигателя и скоростью движения автомобиля. Компьютер анализирует поступающие сигналы с датчиков и вычисляет требуемый на каждый момент коэффициент усиления, который реализуется с помощью электрогидравлического модулятора давления. Кстати, система активного рулевого управления от BMW представляет собой обычный реечный механизм с гидроусилителем, где рулевой вал разъединен и в него встроена планетарная передача, корпус которой может вращаться с помощью электродвигателя. Когда последний не работает, сателлиты соединяют вал и шестерню рулевого напрямую, если же электромотор вращается, то он через «червяк» поворачивает эпициклическую шестерню и в зависимости от направления вращения увеличивает или уменьшает число оборотов на выходном валу. Такая конструкция позволяет менять передаточное число в весьма широком диапазоне.
Разработки последних лет — это электрические и электрогидравлические усилители руля. Они обычно легче гидравлических и экономичнее. Ведь привод насоса обычного усилителя работает постоянно, «воруя» несколько лошадиных сил и чуть топлива. Электричество же потребляется только в те моменты, когда срабатывает мотор электроусилителя или включается электрический насос электрогидравлического усилителя. Не последнюю роль в популярности этих систем играет простота управления — электронике проще работать с реле, чем с клапанами.
Обслуживание гидравлического усилителя руля
Как правило, рулевой механизм с гидроусилителем обладает высокой надежностью и не требует, кроме замены жидкости и ремня, какого либо обслуживания во время эксплуатации автомобиля. Даже в случае выхода из строя насоса усилителя, движение на автомобиле можно продолжить, хотя для поворачивания рулевого колеса в этом случае потребуется прикладывать значительно больше усилий.
Причиной отказа гидроусилителя чаще всего является обрыв приводного ремня насоса. Так что проверяйте состояние ремня регулярно, он может быть слабо натянут или изношен. Одним из признаков слабого натяжения ремня является появление отдачи (обратного толчка) на рулевом колесе. Обычно, это заметнее всего при движении автомобиля с места и когда колеса повернуты до отказа.
Необходимо также поддерживать на должном уровне количество жидкости в расширительном бачке ГУР. При необходимости надо долить жидкость, но только ту, которая указана в руководстве по обслуживанию вашего автомобиля. В продаже имеется много различных жидкостей для гидроусилителя руля, но помните: неправильно подобранная жидкость может нанести непоправимый вред гидравлической системе.
Так как жидкость используется не только как рабочее тело гидросистемы, но и как смазочный материал, очень важно чтобы ее уровень не опускался ниже нормы. В противном случае насос может выйти из строя. Следите также за чистотой жидкости. Грязная и отработанная жидкость быстро разрушит насос и уплотнения гидросистемы, что обязательно повлечет дорогостоящий ремонт. Замена жидкости в ГУР требуется не часто. Обычно эта процедура по регламенту предусмотрена через 70 — 80 тыс. км. Хотя на практике, идеальный срок чуть меньше и мы рекомендуем замену жидкости раз в 50 — 60 тыс. км. Именно на этом пробеге масло гидравлической системы становится явно грязным, а на фильтре появляются отложения и частички разного мусора.
Наиболее частой неисправностью гидроусилителей является течь жидкости. Устранение такой поломки на первом этапе, как правило, не дорогостоящая процедура. Но есть водители которые позволяют автомобилю с таким дефектом передвигаться достаточно долго, утверждая, что дешевле доливать жидкость в ГУР чем его ремонтировать. Ответ один — намного безопасней устранить такую неисправность сразу. Как мы уже упоминали, гидроусилитель не требует особого обслуживания, но тем ни менее, регулярно осматривайте узлы системы со всех сторон для своевременного обнаружения возможных подтеканий из трубопроводов, штуцеров и других соединений. Производя проверку, поворачивайте рулевое колесо из крайнего левого положения в крайнее правое и обязательно фиксируйте, нет ли касания трубок и шлангов ГУР с деталями шасси или подвески. Кстати, избегайте долговременного удержания рулевого колеса в крайних положениях, это может вызвать перегрев масла.
Небольшую течь иногда можно устранить, используя специальную герметизирующую присадку. Но помните — это кратковременная мера. Плановое обслуживание системы гидроусилителя обеспечивает надежную работу этого узла на протяжении 200 — 300 тыс. км. А для этого необходимо вовремя заменить жидкость и приводной ремень.