ТЕХНИКАОБОЗРЕНИЕ РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕПоворот в мозгахВсе же машины имеют немало общего с людьми. Двигатель – сердце, кузов – тело, колеса – ноги и руки. А что тогда рулевое управление? Сравнивал Денис Арутюнян.СЕМЕЙСТВО ЗУБЧАТЫХВсе существа делятся на семейства, виды и классы. По такому же принципу можно рассмотреть и рулевые механизмы. Один из вымирающих сегодня видов – узлы типа «глобоидальный червяк – ролик». Соединенный с рулевым валом червяк переменного диаметра передает усилие на ролик; тот связан коротким валом с сошкой, воздействующей на систему тяг – рулевой привод. Проверенная временем схема по сей день «обитает», например, на отечественной классике – «жигулях». В активе такой конструкции – низкая склонность к передаче ударов от дорожных неровностей, большие углы поворота колес, возможность передачи больших усилий. В пассиве – сложное хитросплетение тяг и шарнирных сочленений с вечно накапливающимися люфтами, «тяжелый» и малоинформативный руль. Минусы всетаки весомее плюсов. Ныне такие устройства практически не применяют. Самый массовый вид – реечный рулевой механизм. Конструкция очень проста – шестерня на конце вала баранки перемещает вправо-влево зубчатую рейку, которая через наконечники толкает в  нужную сторону колеса. Сейчас применяют и разновидности такой схемы с переменным шагом зубцов (в средней части они нарезаны с меньшим, чем на концах, шагом). При увеличении угла поворота передаточное отношение меняется, облегчая управление, например на парковке. Малая масса, компактность, невысокая цена, минимальное количество тяг и шарниров – все это обусловило широкое распространение. Помешать не смогла даже повышенная чувствительность к передаче дорожных неровностей. Однако рейка, при всех ее достоинствах, стала популярной отнюдь не на всех автомобилях. На тяжелых вседорожниках, таких как знаменитый «Гелендеваген», встречается схема «винт – шариковая гайка – сектор». По сути, она очень похожа на червячную, но есть и немало отличий. Рулем водитель вращает вал с винтовой канавкой, а надетая на него гайка с «нарезкой» на внешней стороне поворачивает зубчатый сектор вала сошки. Для уменьшения трения усилие с вала на гайку передается через шарики, скользящие в винтовой канавке между ними. Такой механизм гораздо сложнее и дороже в производстве, чем реечный или червячный, но потери на трение – меньше. Кстати, его чаще используют на тяжелых грузовиках и автобусах. В истории были и иные схемы рулевых механизмов, скажем, «червяк – боковой сектор» или «винт – кривошип». Однако из-за низкой эффективности и сложности в производстве они не прижились.Какой бы рулевой механизм ни выбрали, о безопасности не забывают никогда! При аварии колонка ломается, предотвращая «въезд» баранки в глубь салона.172 За рулем 01/2008 3 2145 6Для экономии места электрогидравлический усилитель руля часто объединяют в один узел с рейкой, как, например, на «Фольксвагене»: 1 – рулевая рейка; 2 – датчик поворота руля; 3 – входной вал; 4 – усилитель; 5 – электромотор усилителя; 6 – разъем блока управления.Один из вариантов компоновки – на «Мерседес-Бенце» А-класса электроусилитель установили между входным валом и шестернями рейки.СИЛА ЕСТЬСегодня трудно найти автомобиль без усилителя рулевого управления. А впервые их применили на тяжелых грузовиках. Ведь чтобы повернуть огромные колеса, нужно было иметь очень накачанные мускулы. А легковым машинам усилитель нужен? Задача не в том, чтобы крутить руль двумя пальцами на парковке. Есть и иной резон использовать устройства даже в малогабаритных машинках. Усилитель позволяет устанавливать рулевые механизмы с меньшими передаточными числами (без него это нагрузило бы руль), что улучшает точность и быстродействие конструкции. Давно испытанный гидравлический усилитель широко применяют по сей день. Насос, приводимый от двигателя, создает  рабочее давление в цилиндре. В реечном механизме поршни встраивают прямо в корпус рейки. В нужный момент давление в правом или левом контуре повышается, помогая водителю повернуть колеса. Управляет работой золотник, установленный на входном вале механизма, – при повороте руля он смещается, перекрывая определенные каналы для прохода жидкости. Разновидность этой конструкции – электрогидравлический усилитель. Здесь гидронасос приводится не от двигателя, а от электромотора. У такого усилителя немало достоинств: он компактен, может работать при неработающем двигателе, питаясь от аккумулятора, но главное – электронасос включается, лишь когда водитель поворачивает руль. А это – экономия топлива. Некоторые автопроизводители уверяют, что можно снизить расход на 5, а то и 10%. Кроме того, благодаря отсутствию прямой связи с двигателем устройство не «ворует» его мощность, что особенно ощутимо намаленьких городских машинках со слабыми моторами. Немало сегодня и электроусилителей. Управляющим элементом служит электронный блок, получающий информацию от датчика на рулевой колонке. Никакой гидравлики, а значит, даже минимальной вероятности течи. Электроусилители экономно расходуют энергию, к тому же очень компактны. Момент от электромотора можно передавать непосредственно на вал рулевого колеса, на вал шестерни реечного механизма или через винтовую гайку на саму рейку. Но, разумеется, есть и недостатки – существующие бортовые источники тока не могут обеспечить работу электромотора очень высокой мощности, пригодного для тяжелых машин.ПОД «КОЛПАКОМ»Как и прочие системы автомобиля, рулевое управление сегодня все чаще оказывается под контролем электроники. Ярчайший пример – активный руль (Active Steering) на БМВ. Баварцы, условно говоря, разрезали рулевойНаиболее распространенная схема – гидроусилитель, интегрированный в корпус рейки. Узел получается легким и компактным, но из-за «нахлебника» снижается мощность двигателя.вал, а затем соединили его с помощью сдвоенного планетарного редуктора. Изюминка в том, что корпус редуктора может поворачиваться с помощью специального электродвигателя по команде электронного блока управления. Таким образом, в зависимости от скорости автомобиля компьютер меняет передаточное отношение рулевого механизма – оставляет его «затянутым» и чувствительным на шоссе и избавляет от необходимости крутить баранку на огромные углы при парковке. Нечто подобное появилось и на нынешнем «Ауди-А4». Другие таланты вычислительных машин лишь сейчас начинают входить в нашу жизнь. Несколько компаний, скажем, «Ниссан» и «Ситроен», уже внедряют автоматического парковщика. Опираясь на показания ультразвуковых датчиков или видеокамер, «мозг» отдает команды исполнительным механизмам, которые сами крутят руль, втискивая машину в тесное пространство между другими автомобилями. Водителю остается лишь нажимать педали!За рулем 01/2008 173 ТЕХНИКАОБОЗРЕНИЕ РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕНа новый «Рено-Лагуна» будут устанавливать и традиционный гидравлический усилитель, и «активный руль». А флагман фирмы – «Вель-Сатис» уже примеряет электронное управление по проводам.Усилитель1Активное рулевое управление2 1Управление по проводам2 3345663 24176565641 – рулевая тяга; 2 – насос усилителя; 3 – бачок; 4 – рулевая колонка; 5 – рулевая тяга; 6 – рейка; 7 – гидравлический контур.1 – блок управления; 2 – датчик поворота руля; 3 – датчик боковых ускорений; 4 – планетарный модуль; 5 – датчик положения колес; 6 – датчики скорости колес.1 – блок управления; 2 – датчик поворота руля; 3 – исполнительные механизмы (актуаторы); 4 – датчик боковых ускорений; 5 – датчик угла поворота колес; 6 – датчики скорости колес.Активное рулевое управление впервые внедрила компания БМВ. Благодаря планетарному редуктору с поворотным корпусом вращение руля на один и тот же угол передается колесам по-разному – в зависимости от скорости.Некоторые пути дальнейшего развития видны уже сейчас. Все больше концептов, где все органы управления, в том числе и руль, не имеют прямой связи с исполнительными механизмами. Повороты баранки находятся под неусыпным контролем датчиков, которые передают информацию в центральный процессор. А он, в свою очередь, отправляет по проводам команды актуаторам – электромоторам, поворачивающим колеса. Похоже, до серийных машин с подобными устройствами уже недалеко.Гости из ближайшего будущего – автоматические системы парковки. «Фольксваген-Тигуан» сможет причалить к тротуару совершенно самостоятельно. Малоопытные водители будут в восторге!МОЗГОВОЙ ШТУРМЧто же по сути рулевое управление: может быть, даже мозг машины? Это уже не совсем преувеличение. Ведь не исключено, что скоро (по крайней мере в масштабах истории) место привычного руля займет нечто похожее на компьютерный джойстик, который окажется полностью под контролем электронного мозга. Ну а сможет ли он полноценно заменить мозг водителя, покажет лишь самое верное испытание – временем.174 За рулем 01/2008