Схема работы гидроусилителя руля

Принцип работы гидроусилителя рулевого управления

На заре автомобилестроения никто, надо полагать, и думать не думал о том, чтобы с помощью какого-либо приспособления помогать водителю крутить баранку. Машины были легкими, колеса узкими, да и скорости небольшие. У первых автомобилей и руля в привычном понимании даже не было. Так – рычажок трамвайный.

Однако с появлением грузовиков большой грузоподъемности труд шофёра становился всё более тяжелым, крутить становящееся всё более тугим рулевое колесо несколько часов кряду было уже просто утомительно. Так появился гидроусилитель руля – изобретение, которое, как множество ему подобных, отчасти своим рождением обязано человеческой лени.

  1. Преимущества автомобиля с гидроусилителем
  2. Устройство, схема ГУР
  3. Работа гидроусилителя
  4. Уход за гидроусилителем

Преимущества автомобиля с гидроусилителем

Как уже было отмечено, гидроусилитель рулевого управления изначально устанавливался на большегрузные автомобили, чтобы облегчить вращение руля. Кроме того усилитель делает меньшим передаточное отношение рулевого механизма, то есть водителю не приходится для совершения маневра делать баранкой 5-6 полных оборотов в сторону поворота и обратно. Это особенно выигрышно при выполнении парковки в стесненных условиях.

Гидравлика смягчает удары на руль от дорожных неровностей и помогает сохранить управляемость автомобилем при наезде на большой камень и даже при простреле передней шины.
Вскоре иностранные производители стали ставить их и на легковые машины, что сразу по достоинству было оценено потребителем.

К сожалению, отечественный автопром так и не наладил выпуск массовой модели легковых автомобилей с какой-нибудь схемой усиления руля. Правда, были собраны опытные единичные экземпляры (например, ГАЗ 13/14 «Чайка» с АКПП и гидроусилителем руля), но они не были предназначены для простых смертных, и об их устройстве в народе ходили только легенды и догадки.

Устройство, схема ГУР

Гидроусилитель руля представляет собой такую систему, которая работает по определенной схеме и состоит из следующих элементов:

  1. бачок для рабочей жидкости;
  2. соединительные шланги;
  3. распределитель;
  4. гидроцилиндр;
  5. насос.

Насос предназначен поддерживать давление и обеспечивать циркуляцию рабочего масла в системе. Он закреплен на двигателе и приводится в действие ременной передачей от коленвала. На большинстве гидроусилителей установлены пластинчатые насосы.

Распределитель – очень высокоточный механизм. Он призван направлять потоки рабочей жидкости в необходимую полость гидроцилиндра, а после обратно в бачок. Устанавливается на элементах рулевого привода либо на валу рулевого механизма. Различают распределители осевые – если подвижный элемент (золотник) перемещается поступательно, и роторные – если подвижный элемент вращается.

Гидроцилиндр под давлением жидкости и посредством поршня и штока поворачивает колеса. Встраивается в рулевой механизм или может быть расположен между элементами рулевого привода и кузовом.
Бачок – резервуар для рабочей жидкости. В нём обязательно установлен фильтрующий элемент и находится щуп для контроля за уровнем масла. Это масло, кроме передачи усилий от насоса к гидроцилиндру, призвано смазывать все пары возникающего трения.

Соединительные шланги (высокого давления) обеспечивают циркуляцию масла между насосом, распределителем и гидроцилиндром. Из бачка в насос и из распределителя обратно в бачок гидроусилителя жидкость поступает по шлангам низкого давления.

Работа гидроусилителя

Принцип работы гидроусилителя руля, как с осевым, так и с роторным распределителем, основан на перемещении золотника при перекладке рулевого колеса. Перемещаясь, он перекрывает одну из сливных магистралей, и масло под давлением поступает в ту или иную (правую или левую) рабочие полости гидроцилиндра. Рабочая жидкость давит на поршень со штоком, и те в свою очередь поворачивают колеса. Колеса поворачивают за собой, в сторону движения золотника, корпус распределителя.
» alt=»»>
Как только перестает вращаться рулевое колесо, схема меняется. Останавливается золотник, и восстанавливается нейтральное положение корпуса распределителя. Жидкость без препятствий перетекает из нагнетательной магистрали в сливную. Усилитель рулевого управления с помощью насоса просто прокачивает масло по системе. Колеса стоят прямо.
Необходимо отметить, что в случае выхода из строя гидронасоса, управление автомобилем не теряется.

Уход за гидроусилителем

Для надежной и бесперебойной работы устройство гидроусилителя руля требует постоянного контроля и ухода. Вот некоторые рекомендации.

  • периодически проверяйте уровень масла в бачке;
  • следите за герметичностью системы, своевременно устраняйте различные утечки;
  • проверяйте натяжение приводного ремня и при необходимости регулируйте;
  • раз в 1-2 года меняйте фильтрующий элемент в бачке. Следует своевременно производить замену масла, следите за изменением его цвета;
  • помните, что на автомобиле с гидроусилителем нельзя удерживать руль в крайнем поворотном положении более 5-6 секунд. Это может привести к перегреву масла;
  • не допускайте долгой эксплуатации автомобиля с неработающим гидронасосом. Это приведет к быстрому износу и выходу из строя распределителя и деталей рулевого механизма.

Гидроусилитель руля: принцип работы

Гидравлический усилитель руля (ГУР) – это система, которая является частью рулевого механизма автотранспорта и предназначена для облегчения усилий рук водителя при управлении направлением движения. ГУР полностью сохраняет необходимую «обратную связь», обеспечивает устойчивость движения автотранспорта и однозначность задаваемой ему траектории.

Автовладельцы старших поколений прекрасно помнят, какие явные мускульные усилия требовались для каждого проворачивания рулём колёс, особенно при движении на малых скоростях. Потому и женщин за рулём было меньше (это не единственная причина, конечно, но одна из основных).

Решил эту проблему стал гидравлический усилитель (ГУР) – специальный механизм, которым стали оборудовать сначала рулевые механизмы грузовых машин, а потом он был перенесён и на легковые автомобили. ГУР помогает водителю преодолевать силу естественного сопротивления механизмов и трения шин о землю, облегчая вращения рулём. Он создаёт дополнительные усилия при повороте рулевого колеса, за счёт гидравлического давления.

В советском автопроме гидроусилитель руля впервые был применён ещё в 1950 году, на карьерных самосвалах МА3-525. Первым советским легковым автомобилем, оснащённым ГУРом, стал автомобиль представительского класса ЗИЛ-111 (в 1958 года). Широкого распространения гидроусилитель руля в автопроме долго не получал.

Однако в наше время уже стало трудно себе представить автомобиль, не оснащённый усилителем рулевого управления. Усилители могут стать электрическими (ЭУР), гидравлическими (ГУР), или электрогидравлическими (ЭГУР). Однако наиболее распространённым типом механизма усиления рулевого управления стал именно ГУР – благодаря лучшей экономической целесообразности его использования. Гидроусилитель немного более громоздкий, чем электроусилитель. Зато он и не требует точной, скоординированной работы датчиков, ЭБУ и самого электропривода.

Он устроен таким образом, что в случае выхода усилителя из строя полностью сохраняется возможность управления автомашиной. Хотя усилие на рулевом колесе, конечно, и становится более тяжёлым.

Для легковушек главным назначением ГУРа является обеспечение комфорта. Управлять транспортным средством, которое оснащено гидравлическим усилителем руля, намного легче и удобнее. Плюс к снижению мускульных усилий, водителю требуется совершать меньше оборотов руля. Такое положение вещей важно при выполнении парковок и маневрировании на узких участках, в стеснённых условиях.

Сохранение управляемости автомашиной, со смягчением ударов, которые передаются на руль при наезде управляемых колёс на дорожные неровности дороги. В этом состоит ещё она важная функция ГУРа.

Местонахождение частей и состав гидравлического усилителя руля

Гидронасос расположен неподалёку от шкива коленчатого вала и соединяется с ним приводным ремнём. В зависимости от конструкции автомобиля, тот же привод может приводить в движение вал генератора и помпы. Управляющий клапан, он же – распределитель, является встроенным в механизм рулевого вала и отзывается на повороты рулевым колесом в ту или иную сторону, благодаря специальному устройству – торсиону.

Местонахождение гидравлического цилиндра зависит от вида рулевого механизма. В большинстве автомашин он является вмонтированым в рейку и представляет собою поршень, который толкает её в необходимом направлении. В машинах с червячным приводом руля (так называемая рулевая колонка) цилиндр является отдельным агрегатом. К нему подсоединены тяги, которые отвечают за повороты передних колёс.

Указанные элементы объединяются в единую систему патрубками, которые рассчитаны на высокое давление. По ним циркулирует рабочая жидкость – масло. Её запас размещён в расширительном бачке, который установлен в самом высоком месте гидросистемы.

В этом бачке для рабочей жидкости размещён фильтрующий элемент и щуп для контроля за её уровнем. При помощи масла трущиеся пары смазываются механизмов, плюс передаются усилия от насоса к гидроцилиндру. Фильтром от грязи и мелкой металлической стружки, образующейся в процессе эксплуатации, служит имеющаяся в бачке сетка.

В некоторых автомашинах уровень рабочей жидкости ГУРа есть возможность проверить только после кратковременной работы мотора, либо при вращении рулевым колесом несколько раз в разные стороны, в процессе работы двигателя на холостом ходу. На щупе (или же на самом расширительном бачке) имеются специальные насечки или отметки.

Конструкция механизма

Состоит гидравлический усилитель рулевого колеса из нескольких основных элементов, которые соединены между собою маслопроводами. Это

  • роторный насос, приводимый в движение ременной передачей от коленвала мотора автомобиля;
  • гидрораспределитель, который направляет усилие в нужные стороны;
  • гидравлический цилиндр с поршнем, который жёстким образом (рейками либо тягами) связан с рулевым механизмом;
  • расширительный бачок с необходимым запасом гидравлической жидкости (масла).

Насос

Насос гидроусилителя руля нужен для того, чтобы в системе поддерживалось необходимое давление, а также постоянно происходила циркуляция масла. Он устанавливается на блоке цилиндров двигателя, работает от шкива коленвала с помощью приводного ремня.

В принципе, конструктивно данный насос может быть разного типа. Однако на практике повсеместное распространение получили насосы лопастные. Они отличаются высоким коэффициентом полезного действия и серьёзной устойчивостью к износу. Рабочие механизмы данного насоса – вращающийся ротор с лопастями – размещены в металлическом корпусе. В ходе вращения лопасти захватывают рабочую жидкость и под давлением нагнетают её в гидрораспределитель, а далее – в гидроцилиндр.

Читать еще:  Автоприцепы для лодок пвх

Поскольку привод насоса производится от шкива коленвала, его производительность и давление напрямую зависят числа оборотов двигателя. Чтобы давление поддерживалось на нужном для нормальной работы уровне (100-150 Бар), применён специальный клапан. Это пневматический либо гидравлический дроссель, который действует автоматически.

Гидрораспределитель

Распределитель гидравлического усилителя руля смонтирован на рулевом валу, или же на элементах рулевого привода. Его назначением является направление потоков рабочей жидкости в соответствующую полость гидроцилиндра, либо её возвращение в расширительный бачок.

Главные элементы распределителя ГУРа – это торсион, поворотный золотник и вал распределителя. Торсион – это тонкий пружинистый металлический стержень, который закручивается под воздействием крутящего момента. Золотник и вал распределителя – это две цилиндрические детали с каналами для жидкости. Они вставлены друг в друга. Золотник связывается с шестернёй рулевого механизма, а вал распределителя – с карданным валом рулевой колонки, т.е. с рулём. Торсион одним концом прикреплён к валу распределителя, а его другой конец вставлен в поворотный золотник.

Распределитель бывает осевым (если его золотник перемещается поступательно), либо роторным (когда золотник вращается).

Гидроцилиндр + соединительные шланги

Гидравлический цилиндр встроен в рейку. Он состоит из поршня и штока, который перемещает рейку под действием давления рабочей жидкости. Соединительными шлангами высокого давления обеспечивается циркуляция масла между распределителем, гидроцилиндром и насосом. Из расширительного бачка в насос, и из распределителя обратно в расширительный бачок масло течёт по шлангам низкого давления.

Гидроцилиндр + соединительные шланги

Принцип работы гидроусилителя

Главная особенность гидроусилителя руля состоит в том, что система задействуется сразу же после запуска двигателя автомобиля, так как вал гидронасоса вращается синхронно с коленчатым валом мотора. Пока водитель не работает рулём, образующееся в маслопроводах давление сбрасывается в расширительный бачок. Принцип работы гидравлического усилителя руля заключается в преобразовании давления рабочий жидкости, создаваемого гидронасосом, в механическую работу, совершаемую поршнем гидроцилиндра. Алгоритм функционирования ГУРа таков:

Рабочая жидкость перекачивается по системе, а избыток давления отправляется в расширительную ёмкость, пока водитель не начнёт поворачивать рулевым колесом. Во время поворота рулём торсион распределителя улавливает направления вращений, за счёт чего срабатывает один из двух клапанов, который открывает проток гидравлической жидкости к поршню цилиндра.

Масло с одной стороны надавливает на поршень, заставляет его толкать рейку или тягу в нужном направлении, пока шофёр не перестанет поворачивать руль. Когда рулевое колесо останавливается в любом положении, то гидрораспределитель закрывает клапан, а поршень прекращает подталкивать рейку.

При вращении рулевого колеса в обратную сторону первый клапан закрывается, и сразу же срабатывает второй. Жидкость поступает к поршню с другой стороны, заставляя его передвигаться и толкать рейку в другом направлении.

К примеру, автомобиль стоит с работающим двигателем на месте, и его колёса при этом установлены прямо. В этом положении гидроусилитель руля не работает, а его жидкость просто перекачивается насосом по системе – из расширительного бачка в гидрораспределитель и назад.

Водитель начинает вращения рулевым колесом. Крутящий момент от руля передаётся валу гидрораспределителя и дальше – торсиону, который начинает закручиваться. Поворотный золотник в тот момент не вращается, так как ему не даёт это делать сила трения. Перемещаясь относительно золотника, вал распределителя открывает канал для поступления масла в одну из полостей гидроцилиндра (в зависимости от того, куда водитель поворачивает руль). Вся рабочая жидкость под давлением отправляется в гидроцилиндр. Масло из второй полости гидроцилиндра поступает в сливную магистраль, и далее в расширительный бачок. Оно надавливает на поршень со штоком, за счёт чего рулевая рейка перемещается и колёса поворачиваются.

Когда водитель прекращает поворот рулевого колеса, однако продолжает удерживать его в повёрнутом положении, рулевая рейка при её перемещении вращает поворотный золотник и выравнивает его относительно вала гидрораспределителя. В тот момент распределитель ставится в нейтральное положение, и рабочая жидкость снова начинает просто вхолостую циркулировать по системе, не совершая работы (как это было при стоящей на месте машине и прямолинейном положении её колёс).

Схема работы гидравлического усилителя руля

Если поворачивать рулевое колесо до упора и при этом увеличивать обороты двигателя нажатием на педаль газа, то давление в контуре гидроусилителя повышается до максимальных значений. Это может привести к протечке сальников и даже к разрыву шлангов. Поэтому производителями автомобилей с гидроусилителями и не рекомендуется удерживать рулевое колесо в крайнем положении дольше пяти секунд.

Если по каким-либо причинам мотор автомобиля заглохнет, или сам гидроусилитель руля сломается и откажет, то у водителя при этом сохранится полный контроль над передними колёсами его автомашины. Просто для поворачивания рулевого колеса водителю уже придётся прилагать некоторые мускульные усилия. Как в «старые добрые времена».

Плюсы и минусы гидроусилителя руля

Нет никаких сомнений в том, что достоинств у системы гидроусиления рулевого управления гораздо больше, чем недостатков. Иначе ГУР не завоевал бы такой всеобщей популярности: ведь им в наше время оснащается абсолютное большинство новых машин всех ведущих автопроизводителей.

Гидравлическая система усиления руля очень надёжна. Она испытана многолетней практикой на различных видах автомашин и показывает практически безупречную безотказность.

Гидравлический усилитель руля обладает способностью развивать серьёзную мощность и преодолевать значительное сопротивление силе трения со стороны колёс. Поэтому применять его есть возможность на автомобилях любой грузоподъёмности и габаритных размеров.

Комфорт в управлении автомобилем для водителя – основная характерная черта и главный плюс рулевого гидроусилителя. ГУР, собственно, и создавался именно с такой целью – значительно облегчить человеку процесс управления автомобилем, избавить его от необходимости прилагать мышечные усилия при оборотах рулевого колеса.

Так как рулевое колесо вращается с ГУРом гораздо легче, чем без него, и оборотов «баранки» требуется меньше, у водителя появляется возможность живее и оперативнее реагировать на любые быстрые изменения в дорожной ситуации.

Лучшая точность и острота управляемости

Возможности, которые предоставляет использование гидравлического усилителя, дают дополнительный бонус всем производителям автомобилей. Так как ГУР фактически выполняет вместо водителя его физическую работу, в конструкции машин появилась возможность применять рулевые механизмы с меньшим передаточным отношением.

Среди недостатков гидравлического усилителя руля, отмечаются следующие его свойства.

Устройство привода гидронасоса выполнено таким образом, что он функционирует безостановочно вместе с двигателем авто. Из-за этого насос изнашивается быстрее и отнимает часть энергии мотора, пусть незначительно, но всё же увеличивая расход горючего.

Все элементы системы гидроусилителя руля нуждаются в периодическом обслуживании, а также требуется следить за уровнем гидравлической жидкости в его расширительном бачке.

ГУРы на автомобилях эконом-класса и машинах бюджетных ценовых категорий при передвижении на больших скоростях делают рулевые колёса малоинформативными. Только в дорогих автомашинах реализовано особенное устройство насоса гидроусилителя руля, которое позволяет снижать давление масла в системе при повышении оборотов силового агрегата. Руль при этом как бы «наливается» некоторой тяжестью, и ощущение «пустоты» при управлении машиной на значительных скоростях не возникает.

Что предусматривается правилами обслуживания ГУРа

Для обеспечения бесперебойной работы гидроусилителя руля требуется периодически выполнять такие операции по уходу и обслуживанию:

контролировать уровень и состояние рабочей жидкости ГУРа в расширительном бачке;

время от времени осматривать патрубки и штуцеры системы: не появились ли растрескивания и протечки масла;

производить замену гидравлической жидкости – в соотвествии с интервалом, который указан в инструкции по эксплуатации и ремонту;

обращать внимание на появление посторонних шумов, говорящих о серьёзном износе подшипников гидронасоса;

своевременно менять износившийся приводной ремень гидроусилителя руля, чтобы он не порвался в самый неподходящий момент – где-нибудь в дальней дороге. Если проявляются толчки и удары в рулевое колесо – то это характерный признак растянутого, изношенного приводного ремня гидронасоса. Когда ремень проскальзывает, то насос начинает работать рывками, и масло поступает в систему с хорошо различимой пульсацией.

Масло для ГУРа

Жидкость, которая заливается в систему гидроусилителя руля, играет роль не только рабочего тела всего механизма, но ещё и смазки для насоса. В связи с этим, при её доливках либо заменах необходимо использовать масла, рекомендованные производителями, чтобы не допустить преждевременного выхода насоса из строя.

В теории, рабочей жидкостью ГУРа можно пользоваться весь срок эксплуатации автомобиля (как и маслом в коробке переключения передач). Однако на практике рекомендуется всё-таки периодически (примерно раз в 3-5 лет) менять масло гидроусилителя.

Ведь в ходе эксплуатации ГУРа всегда повышается температура его элементов. За счёт этого греется и рабочая жидкость, что ведёт к ухудшению её физических свойств. Присадки в её составе ведь деградируют от нагрева и трения, и гидравлическая жидкость постепенно начинает терять свои качества.

Когда при контроле состояния масла ГУРа в нём замечены мелкие посторонние частицы, или чувствуется горелый запах – это значит, что точно настало время для замены, и произвести её нужно как можно быстрее.

Менять надо масло и тогда, когда проявились признаки неисправности в гидроусилителе. Это тяжёлый ход руля, шумная работа насоса. Они говорят о том, что во время работы появиляются воздушные пробки, и надо масло поменять либо долить.

Объём рабочей жидкости при полной её замене не превышает полутора литров. Для масла ГУРа замеряется два уровня: холодный и горячий. Холодный уровень – это та точка, при которой температура рабочей жидкости находится в пределах от 0 до 30-ти градусов. Уровень горячий – та точка, при которой температура масла находится в пределах от 50-ти до 80-ти градусов.

Читать еще:  Крышка расширительного бачка opel astra h

Масло, которое заливается в систему гидроусилителя руля – это универсальные жидкости ATF или Multi HF, которые применяются не только в ГУРах, но и в автоматических коробках переключения передач. Любо – специализированные масла, разработанные специально и только для гидроусилителя, которые маркируются как PSF.

Выбирая масло для ГУРа, лучше ориентироваться на рекомендации автопроизводителя, и делать указание из сервис-книжки машины «выбором №1».

Как и моторное масло, рабочие жидкости для ГУРов могут делаться на минеральной, полусинтетической или синтетической основе. Выбирать надо тот, что рекомендован именно для данной модели автомобиля, во избежание возможного несоответствия химического состава разных рабочих жидкостей и, соответственно, повреждения металла отдельных элементов системы или резиновых уплотнителей.

Гидроусилитель руля стал для автомобилистов всего мира счастливой возможностью крутить руль практически без мускульных усилий – что называется, «двумя пальцами». А особенно – для автомобилисток.

Комфортное и лёгкое управление машиной превратились из роскоши в общераспространённый стандарт. ГУР надёжен и безотказен, однако, как и любой механизм, требует некоторого минимального внимания к себе, своевременного ухода и устранения неисправностей.

Устройство гидроусилителя руля

Сейчас практически все выпускаемые автомобили комплектуются гидравлическим усилителем рулевого управления (аббр. ГУР). Этот механизм позволяет значительно снизить усилие водителя на рулевое колесо при управлении авто, тем самым сделать вождение более комфортабельным.

Изначально ГУР устанавливался исключительно на грузовые авто и спецтехнику, поскольку сопротивления при изменении положения колес, особенно на малых скоростях движения на такой технике – очень большое, водитель попросту не мог повернуть управляемые колеса, не приложив значительного усилия.

Сейчас же ГУР устанавливается и на легковые авто. По-большому счету на легковушках требуемое усилие для поворота колес невелико и управление машиной, не укомплектованной ГУР, сложностей не вызывает. То есть, как бы этот механизм особо и не нужен, но у него есть одно очень положительное качество, благодаря чему, в большей части, усилитель и получил распространение на легковых авто. Сводится оно к тому, что ГУР позволяет сохранить прямолинейное движение автомобиля при взрыве шины ведущей оси, не забываем и о стремлении человека к максимальному комфорту.

Составные части усилителя. Виды ГУР

В общем, основной задачей усилителя на легковом авто является повышение безопасности, а уже потом только – обеспечение комфортабельности.

Устройство гидроусилителя руля включает в себя несколько основных составных элементов:

  • насос;
  • распределитель;
  • силовой цилиндр;
  • соединительные трубопроводы.

На технике использовалось два типа гидроусилителей:

  1. Комбинированный (интегрированный).
  2. Раздельный.

Комбинированный тип отличается тем, что распределитель и цилиндр интегрированы в рулевой механизм, что позволяет в значительной мере уменьшить металлоемкость конструкции и сделать ее более компактной. Благодаря этому он получил широкое распространение, в том числе и на легковых авто.

Раздельный тип применялся на ряде грузовых авто. Его особенность заключена в том, что силовой цилиндр – отдельный элемент, взаимодействующий с приводом рулевого управления. Но из-за такого решения, конструкция ГУР получилась более громоздкой, поэтому на легковых авто она не используется.

Насос

Из названия усилителя понятно, что основным рабочим элементом в этом механизме является жидкость. Поскольку она несжимаема, то при создании давления можно получить усилие, которое и будет выполнять требуемую функцию.

И давление это создается насосом. В более простой схеме механизма насос имеет ременной привод от коленчатого вала. Этот элемент конструкции может быть шестеренчатым (менее распространенный тип) или роторным (он же лопастной). Чаще всего на авто используется второй вариант.

Устройство насоса гидроусилителя роторного типа очень простое. Основными его элементами являются корпус с подающим и выходным штуцерами и вал, на одном конце которого установлен приводной шкив, а на другом – ротор с лопастями. Этот ротор располагается в камере особой формы — статоре (его роль выполняет корпус). За счет этой формы статора и обеспечивается нагнетание жидкости, которая затем подается на выходной штуцер, ведущий на распределитель.

Лопастной насос гидроусилителя

Недостатком насоса, приводимого от коленчатого вала, является изменение создаваемого давления в зависимости от оборотов мотора. Из-за этого создаваемое ГУРом усилие на малых оборотах является недостаточным, а на высоких – чрезмерным, что приводит к появлению такого эффекта, как «пустой руль» («обратная связь» рулевого управления – отсутствует, поэтому информативность рулевого управления очень мала).

Принцип работы шестеренчатого и роторного насосов

Чтобы устранить этот недостаток, в устройство насоса гидроусилителя включен регулятор давления, поддерживающий его в заданном значении. Функционирует он очень просто – при превышении давления, регулятор, смещаясь, открывает перепускной канал между подающим и выводным каналами и часть давления сбрасывается.

Распределитель

Жидкость под давлением, созданным насосом, подается на распределитель. В задачу этого составного элемента входит распределение потока жидкости в зависимости от положения рулевого управления. Наибольшее распространение на легковых авто получил золотниковый распределитель поворотного типа. Этот узел является промежуточным звеном между валом колонки и шестерней рулевого механизма.

Устройство распределителя рейки

Состоит распределитель из двух элементов – вала и поворотного золотника. Эти элементы насажены на торсион, который соединяет между собой вал колонки и шестерню.

К распределителю подходит подающий штуцер от насоса, обратка (по ней жидкость возвращается снова в насос) и два вывода, ведущих на силовой цилиндр.

Схема работы распределителя

Суть работы распределителя такая: при вращении руля сопротивление, идущее от колес, приводит к скручиванию торсиона, что в свою очередь обеспечивает проворот золотника относительно вала распределителя. Из-за этого одни каналы открываются, а вторые закрываются, то есть, происходит перераспределение потока жидкости.

Цилиндр

Силовой цилиндр выполняет роль исполнительного элемента. В комбинированном типе ГУР он полностью интегрирован в рулевой механизм. В качестве поршня выступает рулевая рейка, на которой дополнительно имеется шайба с уплотнителями, а цилиндра – корпус. Поршень делит цилиндр на две камеры, соединенных трубопроводами с распределителем.

Принцип работы

А теперь о том, как это все взаимодействует между собой. ГУР является герметичным механизмом и жидкость в нем циркулирует по кругу. Но при определенных режимах количество жидкости меняется, поэтому такие перепады компенсируются за счет расширительного бачка (он же и заправочный). Обычно этот бачок располагается на насосе, но может быть и вынесенным.

В целом у ГУР есть два режима работы:

  • Прямолинейное движение. В таком режиме золотник соединяет все подходящие к нему каналы. Жидкость в распределителе сразу подается в обратку и возвращается в насос. Также часть ее подается в обе камеры силового цилиндра, обеспечивая равное давление в них;
  • Поворот. При вращении руля торсион скручивается, что приводит к смещению золотника относительно вала. Для примера, рассмотрим действие механизма при повороте направо. Итак, золотник провернулся, из-за чего соединяются подающий канал и ведущий на правую камеру гидроцилиндра. При этом левая камера соединяется с обраткой. Поток жидкости в правой камере начинает давить на поршень, из-за чего увеличивается усилие. Из левой же камеры, чтобы не возникло сопротивления давлению, жидкость перетекает через распределитель и поступает в насос. При этом, если руль повернут не до упора, а лишь частично и оставить в таком положении, торсион раскрутиться. Это приведет к возврату золотника в исходное положение – соединение всех каналов и давление в камерах силового цилиндра выровняется, но уже с учетом текущего положения рейки вместе с поршнем.

Схема работы системы гидроусилителя с клапаном Servotronic (стандартные системы отличаются только отсутствием ограничительного клапана и Servotronic)

При повороте налево работа распределителя противоположна описанной. То есть, жидкость под давлением подается в левую камеру цилиндра. Как видно, основная работа у ГУР лежит на распределителе.

Положительные и отрицательные качества

Часть положительных качеств использования гидроусилителя в конструкции рулевого управления уже перечислены, но есть и другие. В целом, к достоинствам можно отнести:

  • Повышение безопасности (ГУР позволяет удержать автомобиль при взрыве шины по время движения);
  • Снижение усилия, требуемого для совершения или удержания маневра;
  • Изменение передаточного числа рулевого механизма (для поворота колес на определенный угол требуется меньше вращать руль, чем в механизме без ГУР);
  • Комфортабельность управления авто.

Недостатков же у усилителя меньше, но они достаточно существенны:

  • ГУР – это дополнительный механизм, причем конструктивно сложный и требует обслуживания;
  • Некоторые элементы очень чувствительны к загрязняющим частицам, поэтому нарушение эксплуатации может привести к поломке;
  • Насос с приводом от коленчатого вала «забирает на себя» часть мощности мотора;
  • Усилитель работает только при заведенном моторе.

Стоит отметить, что благодаря установке распределителя в рулевой механизм возможно продолжать движение даже в случае выхода из строя одного из элементов ГУР или разгерметизации. Торсион в любом случае будет передавать вращение от вала колонки на шестерню механизма, поэтому управление у авто сохраниться, но усилие на руле возрастет.

Еще одним недостатком такого механизма является зависимость от оборотов коленчатого вала. Решение этой проблемы, и следующим этапом развития ГУР стал электрогидравлический усилитель.

Его особенность заключается в том, что привод осуществляется от отдельного электромотора, который входит в конструкцию насоса. Это позволяет не только поддерживать давление в требуемом значении при всех режимах работы мотора, но еще и обеспечить работу ГУР даже при незаведенном двигателе.

Читать еще:  Нарты для снегохода своими руками

Дополнительно электрогидравлический усилитель управляется ЭБУ. То есть, механизм подстраивается под конкретные условия движения, создавая оптимальное усилие на руле и обеспечивая точную передачу информации – «обратную связь». Для этого ЭБУ собирает данные от ряда датчиков, на основе которых он осуществляет управление насосом и распределителем.

Несмотря на то, что гидроусилитель конструктивно значительно сложнее, чем иной тип усилителя – электрический, благодаря обеспечению «обратной связи» он является более предпочтительным, поэтому он чаще и используется.

Устройство и принцип работы гидроусилителя рулевого управления

В настоящее время сложно себе представить автомобиль не оснащенный усилителем рулевого управления. Усилитель может быть электрическим (ЭУР), гидравлическим (ГУР) или электрогидравлическим (ЭГУР). Однако гидроусилитель рулевого управления остается наиболее распространенным типом на данный момент. Он устроен таким образом, что даже при его выходе из строя сохранится возможность управления автомобилем. В этой статье мы разберем его основные функции и подробно узнаем, из чего он состоит.

  1. Функции и назначение ГУР
  2. Требования к гидроусилителю
  3. Устройство гидроусилителя руля
  4. Бачок ГУР
  5. Насос гидроусилителя
  6. Распределитель ГУР
  7. Гидроцилиндр и соединительные шланги
  8. Принцип работы гидроусилителя руля
  9. Периодичность замены жидкости в ГУР
  10. Преимущества и недостатки гидроусилителя рулевого управления
  11. Заключение

Функции и назначение ГУР

Гидравлический усилитель руля (ГУР) представляет собой элемент рулевого управления, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса образуется за счет гидравлического давления.

Для легковых автомобилей главное назначение ГУР – обеспечение комфорта. Управлять транспортным средством, оснащенным гидравлическим усилителем руля, легко и удобно. К тому же водителю не нужно для совершения маневра делать рулем полных пять-шесть оборотов в сторону поворота. Такое положение вещей особенно актуально при парковке и маневрировании на узких участках.

Сохранение управляемости автомобилем и смягчение ударов, передающихся на руль в результате наезда управляемых колес на неровности дороги, – еще она важная функция гидроусилителя.

Требования к гидроусилителю

Для эффективной работы ГУР к нему предъявляют следующие требования:

  • надежность системы и бесшумность при работе;
  • простота обслуживания и минимальный размер устройства;
  • технологичность и экологическая безопасность;
  • небольшой поворотный момент на колесе с автоматическим возвратом в нейтральное положение;
  • легкость и плавность рулевого управления;
  • обеспечение кинематического следящего действия – соответствие между углами поворота управляемых колес и руля;
  • обеспечение силового следящего действия – пропорциональность между силами сопротивления повороту управляемых колес и усилием на руле;
  • возможность управления автомобилем при выходе системы из строя.

Устройство гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля устанавливается на рулевой механизм любого типа. Для легковых автомобилей наибольшее распространение получил реечный механизм. В этом случае схема ГУР следующая:

  • бачок для рабочей жидкости;
  • масляный насос;
  • золотниковый распределитель;
  • гидроцилиндр;
  • соединительные шланги.

Бачок ГУР

В бачке или резервуаре для рабочей жидкости установлен фильтрующий элемент и щуп для контроля за уровнем масла. С помощью масла смазываются трущиеся пары механизмов и передается усилие от насоса к гидроцилиндру. Фильтром от грязи и металлической стружки, возникающей в процессе эксплуатации, в бачке служит сетка.

Уровень жидкости внутри бака можно проверить визуально в случае, когда резервуар сделан из полупрозрачного пластика. Если пластик непрозрачный или используется металлический бачок, уровень жидкости проверяется с помощью щупа.

В некоторых автомобилях уровень жидкости можно проверить только после кратковременной работы двигателя либо при вращении рулевого колеса несколько раз в разные стороны во время работы машины на холостом ходу.

На щупах или резервуарах сделаны специальные насечки, как для «холодного» двигателя, так и для «горячего», уже работающего в течение какого-то времени. Также необходимый уровень жидкости можно определить и с помощью отметок «Max» и «Min».

Насос гидроусилителя

Насос гидроусилителя необходим для того, чтобы в системе поддерживалось нужное давление, а также происходила циркуляция масла. Насос устанавливается на блоке цилиндров двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала при помощи приводного ремня.

Конструктивно насос может быть разных типов. Наиболее распространенными являются лопастные насосы, которые характеризуются высоким КПД и износоустойчивостью. Устройство выполнено в металлическом корпусе с вращающимся внутри него ротором с лопастями.

В процессе вращения лопасти захватывают рабочую жидкость и под давлением подают ее в распределитель и далее в гидроцилиндр.

Привод насоса осуществляется от шкива коленчатого вала, поэтому его производительность и давление зависят от количества оборотов двигателя. Для поддержания необходимого давления в ГУР используется специальный клапан. Давление, которое создает насос в системе, может достигать до 100-150 бар.

В зависимости от типа управления масляные насосы подразделяются на регулируемые и нерегулируемые:

  • регулируемые насосы поддерживают постоянное давление за счет изменения производительной части насоса;
  • постоянное давление в нерегулируемых насосах поддерживает редукционный клапан.

Редукционный клапан представляет собой пневматический или гидравлический дроссель, действующий автоматически и контролирующий уровень давления масла.

Распределитель ГУР

Распределитель гидроусилителя устанавливается на рулевом валу или на элементах рулевого привода. Его назначение – направление потоков рабочей жидкости в соответствующую полость гидроцилиндра или обратно в бачок.

Главными элементами распределителя являются торсион, поворотный золотник и вал распределителя. Торсион представляет собой тонкий пружинистый металлический стержень, который закручивается под действием крутящего момента. Золотник и вал распределителя представляют собой две цилиндрические детали с каналами для жидкости, вставленные друг в друга. Золотник связан с шестерней рулевого механизма, а вал распределителя с карданным валом рулевой колонки, то есть с рулем. Торсион одним концом закреплен на валу распределителя, другой его конец установлен в поворотный золотник.

Распределитель может быть осевым, при котором золотник перемещается поступательно, и роторным – здесь золотник вращается.

Гидроцилиндр и соединительные шланги

Гидроцилиндр встроен в рейку и состоит из поршня и штока, перемещающего рейку под действием давления жидкости.

Схема циркуляции жидкости в гидроусилителе

Соединительные шланги высокого давления обеспечивают циркуляцию масла между распределителем, гидроцилиндром и насосом. Масло из бачка в насос и из распределителя обратно в бачок поступает по шлангам низкого давления.

Принцип работы гидроусилителя руля

Рассмотрим несколько режимов работы гидроусилителя при повороте колес в любую сторону:

  1. Автомобиль стоит неподвижно на месте, колеса установлены прямо. В данный момент гидроусилитель не работает и жидкость просто перекачивается насосом по системе (из бачка в распределитель и обратно).
  2. Водитель начинает вращать рулевое колесо. Крутящий момент от рулевого колеса передается на вал распределителя и далее на торсион, который начинает закручиваться. Поворотный золотник в этот момент не вращается, поскольку ему мешает это сделать сила трения, препятствующая повороту колес. Перемещаясь относительно золотника, вал распределителя открывает канал для поступления жидкости в одну из полостей гидроцилиндра (в зависимости от того, куда повернут руль). Таким образом, вся жидкость под давлением направляется в гидроцилиндр. Жидкость из второй полости гидроцилиндра поступает в сливную магистраль и далее в бачок. Жидкость давит на поршень со штоком, за счет чего перемещается рулевая рейка и поворачиваются колеса.
  3. Водитель прекратил вращение рулевого колеса, но продолжает удерживает его в повернутом положении. Рулевая рейка, перемещаясь, вращает поворотный золотник и выравнивает его относительно вала распределителя. В этот момент распределитель устанавливается в нейтральное положение и жидкость вновь просто циркулирует по системе, не совершая никакой работы, так же как и при прямолинейном положении колес.
  4. Водитель “выкрутил” руль в крайнее положение и продолжает его удерживать. Данный режим является наиболее тяжелым для гидроусилителя, поскольку распределитель не может вернуться в нейтральное положение, и вся циркуляции жидкости происходит внутри насоса, что сопровождается повышенным шумом его работы. Но стоит отпустить руль, и система придет в норму.

Схема работы гидроусилителя

ГУР устроен таким образом, что при его отказе рулевое управление будет продолжать работу и возможность управлять автомобилем сохранится.

Периодичность замены жидкости в ГУР

Теоретически рабочей жидкостью можно пользоваться в течение всего срока эксплуатации автомобиля, но рекомендуется периодически менять масло.

Сроки замены зависят от интенсивности эксплуатации транспортного средства. При среднегодовом пробеге 10-20 тысяч км, достаточно менять масло раз в два-три года. Если машина эксплуатируется чаще, то и смену жидкости нужно делать чаще.

В результате эксплуатации гидроусилителя повышается температура его элементов. За счет этого греется и масло, что приводит к ухудшению его физических свойств. Если при контроле состояния жидкости замечены посторонние частицы или запах горелого масла – значит, настало время для замены.

Объем жидкости при полной замене не превысит полутора литров. Для жидкости замеряют два уровня: холодный и горячий. Холодный уровень – это точка, при которой температура масла находится в пределах от нуля до тридцати градусов. Горячий уровень – точка, когда температура жидкости варьируется от пятидесяти до восьмидесяти градусов.

Преимущества и недостатки гидроусилителя рулевого управления

О преимуществах гидроусилителя уже было все сказано Кратко подытожим, что он дает:

  • облегчение управления автомобилем, снижение утомляемости водителя;
  • смягчение ударов, передаваемых на рулевое колесо от неровностей дороги;
  • лучшая управляемость и маневренность автомобиля, а значит и повышенная безопасность на дороге.

К недостаткам ГУР можно отнести следующие:

  • постоянно работающий насос отбирает часть мощности двигателя;
  • необходимость периодического обслуживания системы.

Заключение

Гидроусилитель рулевого управления значительно облегчает управление автомобилем, особенно если речь идет о грузовом транспортном средстве. Поэтому для бесперебойной работы системы необходим постоянный контроль и уход за ее компонентами.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector