Наверное, многие помнят, как первые автомобили зарубежного производства, появившиеся у нас в конце 80-х годов, вызывали бурный интерес к себе практически у каждого. Их начинали осматривать, ощупывать, заглядывать под капот и при этом постоянно удивлялись и завидовали техническому совершенству, удобству, комфорту и т. д. Особый интерес вызывал рулевой механизм, позволяющий даже у стоящего автомобиля поворачивать колеса вращая руль «одним пальцем». Как позже выяснялось, большинство иномарок оснащены усилителями рулевых механизмов, которые у нас применялись в основном только на грузовиках.

Вокруг вопроса — нужны ли усилители рулевого механизма — возникало много споров. Одни считали, что они не нужны, так как легковой автомобиль — не грузовик и руль у него вращается и так легко, а новая система лишь усложнит конструкцию, ее обслуживание, ремонт и снизит надежность. Другие же настаивали на необходимости усилителей, так как они в два раза уменьшают передаточное число рулевого механизма (у «Газели» без усилителя руль совершает 8 оборотов от самых крайних точек, а у «Форда Транзит» с усилителем всего 4 оборота), способствуют облегчению управления автомобилем в городских условиях и при длительных поездках, что в сумме положительно сказывается на работоспособности водителя, а значит и безопасности движения. Именно последние аргументы стали решающими в определении будущего усилителей рулевого управления легковых автомобилей.

Первые усилители рулевого управления стали устанавливать на легковые автомобили еще в 50-х годах. Первоначально это были гидравлические усилители, принцип действия которых основан на использовании давления жидкости. Эти конструкции получили широкое распространение и повсеместно используются по сей час. Системы гидроусиления включают в себя гидронасос с бачком для рабочей жидкости (масла), распределитель, гидропривод (силовой цилиндр) и трубопроводы. Гидроусилитель работает параллельно с обычным рулевым механизмом, который пока еще отвечает за управление колесами автомобиля. Гидроусилитель же лишь помогает рулевому механизму их поворачивать.

Существует несколько видов гидравлических усилителей, отличающихся в основном конструкцией распределителя и расположением гидропривода. Распределитель является мозговым центром управления системой гидроусиления рулевого механизма. Именно он отслеживает передаваемые поворотом руля команды водителя и в зависимости от них включает в работу гидропривод.

Наиболее распространены две схемы распределителей: с так называемым поступательно-перемещающимся и вращающимся золотником. Что касается конструкции гидропривода, то это обычный цилиндр с поршнем, который перемещается под давлением рабочей жидкости и через шток передает усилие на рулевую сошку или поперечную рулевую тягу трапеции.

Существуют различные компоновочные схемы гидроусилителей: в одних распределитель и гидропривод размещаются в одном корпусе, в других же они устанавливаются в отдельности. Выбор той или иной конструкции зависит от компоновочной схемы самого автомобиля, предъявляемых требований и многих других факторов.

Гидроусилитель с поступательно-перемещающимся распределителем (рис. 1) имеет отдельное расположение распределителя и гидропривода. Распределитель является подвижным узлом, который соединяется с рулевой сошкой и с силовым цилиндром. Силовой цилиндр неподвижен и прикреплен к кузову автомобиля, а вот его поршень движется и через шток жестко соединен с распределителем. Основной деталью распределителя является золотник, который соединен с рулевой сошкой и управляет подачей жидкости в силовой цилиндр. При вращении руля происходит перемещение золотника, который, открывая и закрывая каналы, регулирует подачу жидкости в одну из двух полостей силового цилиндра, соответственно и перемещение поршня в одну или другую сторону. Двигаясь, поршень передает усилие через шток на корпус распределителя и через него на поворотный рычаг. Это происходит до тех пор, пока водитель не перестанет вращать руль и золотник не станет в среднее положение, при котором полость, куда под давлением нагнетается жидкость, соединена с обратным каналом и вся подаваемая насосом жидкость возвращается в бачок.

Гидроусилитель рулевого механизма с вращающимся золотником (рис. 2) по конструкции чем-то напоминают усилители отечественных грузовых автомобилей за исключением, как вы уже поняли, распределителя. Имеется такой же общий корпус, в котором находится следящее устройство (золотник), передаточный механизм винт — гайка и рейка — сектор, а также объединяющий их поршень. Пара винт — гайка напрямую связана с валом рулевого колеса, рейка — сектор передает усилие на рулевую сошку.

Распределитель находится между винтом и валом рулевого колеса. Его конструкция позволила намного повысить быстродействие усилителя — максимальное усилие достигается уже при повороте рулевого колеса на 2 0 (в предыдущей схеме — 8 0). В данном распределителе упругий штифт позволяет контролировать силу, с которой вращается рулевое колесо. Если усилие большое, то штифт изгибается и дает возможность открыть канал подачи жидкости в одну из полостей цилиндра, если же усилие на руле небольшое, то упругий штифт не изгибается и не включает в работу гидравлику. Эта особенность является преимуществом данного типа распределителя, так как при движении на больших скоростях предотвращается явление чрезмерной управляемости, отрицательно сказывающееся на безопасности движения.

Являясь верным помощником водителя, описанным гидроусилителям присущи и недостатки. Основной из них — зависимость эффективности их работы от оборотов двигателя, поскольку гидронасос жестко связан с валом двигателя и создает различное давление рабочей жидкости в системе на разных оборотах. Этот недостаток в условиях городского движения, при частых маневрах на малых скоростях заставляет некоторых водителей специально выжимать сцепление и «подгазовывать», чтобы увеличить усилие гидронасоса. А вот на трассе, при движении на больших скоростях большое усилие гидроруля приводит к потере «чувства дороги» и к уменьшению безопасности управления.

Этот список «минусов» можно продолжать. Стоит отметить наличие постоянного отбора мощности от двигателя на привод гидронасоса, что ведет к снижению мощности двигателя и повышенному расходу топлива (увеличивается где-то на 5%). К тому же большую часть времени гидронасос работает вхолостую, так как помощь гидроусилителя требуется лишь при маневрах. В перечень недостатков можно отнести и значительные размеры, сравнительно большой вес деталей и узлов, а также потребность применения высокоточных технологий для изготовления деталей механизма. Не так давно эти недостатки являлись мелочью по сравнению с той помощью, которую они приносили. Однако всегда и везде приходит пора перемен и принятия новых решений, так произошло и с усилителями рулевых механизмов, на помощь которым пришла электроника, приступив к постепенному вытеснению своих предшественников и заменяя их электрическими системами усиления. О том, как это произошло, мы расскажем в следующем номере.