Как устроен гидроусилитель руля

rashidishkin › Блог › ГУР Назначение и устройство

Для чего нужен ГУР?
Большинство автолюбителей ответят: “Для того, чтобы легче крутить руль”. И будут правы, но отчасти. Кроме повышения комфорта, гидроусилитель позволяет уменьшить передаточное число рулевого управления. Что это дает? Чем больше передаточное число, тем меньшее усилие нужно прилагать для поворота колес. Но количество оборотов руля от упора до упора при этом будет равным 4-5. Уменьшая передаточное число, можно довести количество оборотов руля до 2-3. Управляемость, маневренность и острота реакций автомобиля улучшается, что особенно важно в аварийной ситуации, когда может не хватить времени для вращения руля с перехватами. Кроме того, у гидроусилителя есть еще несколько и преимуществ, и недостатков, о которых будет сказано ниже.

Гидроусилитель может устанавливаться на автомобили с рулевым управлением разных типов: червячным, винт-шариковая гайка. Мы расмотрим самый распространенный вариант — рейку. В состав системы гидроусиления входят:

насос
распределитель
силовой цилиндр
бачок и соединительные шланги

Насос гидроусилителя, как и любой другой насос, предназначен для создания и поддержания необходимого давление в системе и циркуляции рабочей жидкости (специального масла). Конструкция насоса может быть разной. Самые распространенные — лопастные, характеризующиеся высоким к.п.д. и износоустойчивостью. Насос крепится на двигателе и приводится в действие с помощью ремня от коленвала.

Распределитель, в зависимости от положения руля, направляет поток жидкости в соответствующую полость силового цилиндра или обратно в бачок. Он устанавливается на рулевом валу. Основные части распределителя — золотниковый клапан и торсион. Клапан состоит из двух цилиндрических частей с каналами для жидкости: внешней и внутренней. Торсион — это тонкий пружинистый металлический стержень, способный закручиваться под действием крутящего момента. Один конец торсиона соединен с рулевым валом, а второй — с шестерней, входящей в зацепление с рейкой. Внутренняя часть золотникового клапана соединяется с верхней частью торсиона, а внешняя — с его нижней частью.

Силовой цилиндр встроен в рейку. Он состоит из поршня и штока, перемещающего рейку под действием давления жидкости.

Рабочая жидкость передает усилие от насоса через распределитель к силовому цилиндру и смазывает все пары трения. Резервуаром для жидкости служит бачок. В нем может быть расположен фильтр, а в пробке — щуп для измерения уровня. Шланги высокого давления соединяют насос, распределитель и силовой цилиндр, а по шлангам низкого давления жидкость поступает в насос из бачка и возвращается в него из распределителя.

Как все это работает? Когда руль неподвижен (автомобиль стоит на месте, или движется по прямой), и система гидроусиления не задействована, в распределителе совмещены маслопроводы подачи и стока. Жидкость вхолостую перекачивается насосом через распределитель обратно в бачок. Когда водитель поворачивает руль, тем самым он закручивает торсион, а вместе с ним крутится и внутренняя часть золотникового клапана. Внешняя же часть пока остается неподвижной. Таким образом совмещаются каналы подачи жидкости в соответствующую полость силового цилиндра (в зависимости от того, в какую сторону повернут руль). Из другой полости силового цилиндра жидкость по открывшимся каналам сливается в бачок.Чем на больший угол повернут руль, тем сильнее закручивается торсион. Поэтому большим оказывается и размер перепускного отверстия, а, значит, и усилие, воздействующее на рейку. Рейка, перемещаясь, раскручивает через шестерню нижний конец торсиона, а вместе с ним и внутреннюю часть золотника. Обе части клапана возвращаются в исходное положение, и жидкость вновь перекачивается через распределитель в бачок.

В случае отказа системы гидроусиления потери управления не происходит, поскольку рулевой вал через торсион механически соединен с ведущей шестерней. Согласно нормам безопасности усилие на рулевом колесе легкового автомобиля не должно превышать 15 кг для полностью работоспособной и 30 кг — для неисправной системы рулевого управления. Быстродействие усилителя должно быть таким, чтобы при скорости вращения руля не менее полутора оборотов в секунду его не «закусывало».

Преимущества и недостатки

К перечисленным выше преимуществам ГУРа можно добавить смягчение ударов, передаваемых на руль от неровностей дороги и более четкое удержание автомобиля на выбранной траектории. Каким образом это происходит? Если, наехав на препятствие, колеса стремятся повернуться в сторону, это вызывает смещение рулевой рейки, ведущей шестерни и закручивание нижней части торсиона. Срабатывает золотниковый клапан, но “в обратную сторону”, так как усилие пришло не от руля, а от колес. Поэтому система будет не способствовать повороту колес, а противодействовать ему. То же самое происходит и при внезапном проколе шины: ГУР помогает автомобилю сохранять траекторию, а водителю — удержать руль в руках. Таким образом, усилитель повышает безопасность движения, а за счет повышения комфортности вождения снижает утомляемость водителя.
А теперь о недостатках. Во-первых, постоянно работающий насос отбирает часть мощности двигателя, даже когда ГУР не задействован. Причем производительность насоса должна быть такой величины, чтобы обеспечить легкий поворот колес на стоящем автомобиле — когда сопротивление максимально. Но ведь большую часть времени автомобиль движется, и усилий для поворота колес при этом нужно намного меньше! Вот и получается, что значительная часть отобранной у двигателя мощности пропадает впустую.

Во-вторых, производительность насоса зависит от оборотов двигателя — чем они выше, тем большее давление создает насос. А по идее все должно быть как раз наоборот — при малых скоростях движения необходимо максимальное усиление, а при высоких — небольшое. В простом гидроусилителе отсутствует возможность регулирования коэффициента усиления.

Из этого обстоятельства проистекает третий недостаток — противоречие между коэффициентом усиления и информативностью руля. Легкость и комфортность управления на малых скоростях имеет обратную сторону — “пустоту” руля на больших. Машина слишком “остро” реагирует на каждое движение руля, а отсутствие ощущения сопротивления (“обратной связи”) при повороте колес не дает возможности водителю правильно оценить их положение. Отчасти решить проблему помогают рейки с переменным передаточным отношением: в центре шаг зубьев небольшой, а к краям увеличивается. В этом случае при малых углах поворота машина не так остро реагирует на действия рулем, что очень важно на больших скоростях, зато на развороте крутить руль приходится меньше. Чем плох этот вариант? А тем, что передаточное отношение зависит от угла поворота руля, а не от скорости движения. Поэтому конструкторы стали искать другие пути.

На помощь механике и гидравлике, как всегда, пришла электроника. В результате такого симбиоза появился электрогидравлический усилитель. Впервые его применили на автомобилях “Аudi” под названием “Servotronic”. Существует два типа ЭГУРа: с электромагнитным клапаном и с электронасосом. Управляет работой усилителя электронный блок на основании показаний датчиков скорости, поворота руля, оборотов коленвала. Набор датчиков может меняться в зависимости от модели автомобиля.

В первой конструкции в распределитель ГУРа дополнительно встраивается электромагнитный клапан и камера обратного действия с поршнем. При повороте колес на месте или при движении с малой скоростью клапан открыт, давление в системе максимально — руль крутить легко. При наборе скорости клапан, управляемый блоком, пропорционально закрывается. В результате давление в системе уменьшается, а усилие на руле увеличивается. Таким образом, получаем искомое чувство “обратной связи”.

Во второй, более совершенной конструкции, гидронасос заменен электронасосом, т.е. приводится не от коленвала, а отдельным электромотором. Управляет его работой опять же блок управления. На малых скоростях скорость вращения насоса максимальна, а на больших — ограничивается блоком управления. Поэтому чем выше скорость движения — тем “тяжелее” становится руль. Замена гидронасоса электронасосом позволяет снизить расход топлива до 0,2 л на 100 км.

Источник: www.drive2.ru

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.

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.

Источник: techautoport.ru

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.

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.

Источник: autoleek.ru

Гидроусилитель руля автомобиля: назначение, принцип работы, типичные поломки

Гидравлический усилитель руля (сокращенно – ГУР) – неотъемлемая часть современных легковых автомобилей. Она существенно облегчает управление транспортным средством, так как снижает усилие, которое необходимо применять во время вращения рулевого колеса. Поговорим более подробно, что из себя представляет этот узел, как он устроен и какие неисправности чаще всего у него возникают.

Что такое гидроусилитель руля в автомобиле

Гидроусилитель руля представляет собой гидравлическую систему, которая является частью рулевого механизма. Ее назначение – облегчение управления транспортным средством и обеспечение при этом хорошей отзывчивости и так называемой «обратной связи».

Главных функции у гидроусилителя две:

• снижение усилия, которое нужно прикладывать водителю для поворота рулевого колеса;
• снижение уровня вибрации и уменьшение количества толчков, которые передаются с передних колес на рулевое колесо.

Кроме того, устройство делает более безопасным управление автомобилем при проколе шины переднего колеса. В момент прокола или через несколько секунд после него на рулевое колесо поступает сильный рывок или толчок, который может нанести травму рукам автомобилиста.

Впервые систему гидроусиления применили в середине ХХ века на грузовых автомобилях. Ее главной задачей было облегчение вращения руля, так как производить его на тягачах довольно сложно. Со временем система перекочевала и на легковые машины (ранее усилие при повороте увеличивал исключительно редуктор). Сегодня ей оснащено подавляющее большинство автомобилей.

Помимо гидроусилителей существуют также электрические и пневматические. Однако они меньше распространены.

Следует отметить, что при выходе гидроусилителя из строя система рулевого управления продолжает работать, однако руль становится более жестким и чувствительным.

Принцип работы и устройство гидроусилителя руля

Похожие статьи

Гидроусилитель состоит из следующих конструктивных элементов:

• насос;
• регулятор давления (его функции выполняет электронный блок управления или золотник-распределитель);
• бачок с жидкостью;
• управляющий золотник;
• силовой гидроцилиндр;
• фильтр;
• датчик.

Принцип работы традиционного усилителя выглядит следующим образом:

• При движении автомобиля по прямой линии золотник занимает нейтральное положение, в результате чего все его каналы остаются открытыми и гидравлическая жидкость имеет одинаковое давление во всей системе.
• При повороте руля происходит смещение винта, а вместе с ним золотника. В результате положение его каналов изменяется – один оказывается связанным с насосом, другой – со сливом.
• Одновременно со смещением золотника происходит смещение подшипника, который нажимает на пружину. Это заставляет гайку, связанную с поршнем, накручиваться на винт, в результате чего приходит в движение поршень гидросистемы. Из-за этого давление в ее замкнутой части резко возрастает, что приводит к движению гидроцилиндра и существенно облегчает поворот руля.

При этом в системе постоянно поддерживается высокое рабочее давление, которое находится в диапазоне от 100 до 200 атмосфер. Это обеспечивает насос, который работает от оборотов двигателя, будучи соединен с ним приводным ремнем.

Таким образом гидроусиление работает на старых автомобилях (например, ЗИЛ-130). В современных машинах оно обычно совмещено с электронным блоком управления, который также принимает участие в регулировании давления жидкости.

Также существуют системы, в которых золотник приводится в движение с помощью рейки (например, на автомобилях МАЗ, КрАЗ). В сегодняшних легковых авто такая схема тоже применяется, только рейка в ней обычно совмещена с гидроцилиндром.

Есть и несколько иная система ГУР – гидрообъемное рулевое управление (ГОРУ). В ней ключевую роль играет насос-дозатор, который подает строго определенное количество масла на гидроцилиндр при отклонении руля в ту или иную сторону. Чаще всего ГОРУ устанавливают на трактора и самоходные машины (погрузчики, грейдеры и так далее). Однако изредка его можно встретить и на внедорожниках. Некоторые «умельцы» самостоятельно устанавливают ГОРУ на УАЗ.

Требования к гидроусилителю

Исправный гидроусилитель должен отвечать следующим требованиям:

• поворотный момент на колесе не должен быть слишком велик;
• руль всегда должен самостоятельно возвращаться в нейтральное положение под действием разности давления в различных участках гидросистемы;
• гидроусилитель должен обеспечивать большой угол разворота колес при вращении рулевого колеса;
• гидравлика должна работать бесшумно;
• усилитель должен гасить удары и толчки, которые передаются от колес на руль в результате проезда по неровному дорожному покрытию;
• система обязательно должна позволять полноценно управлять транспортным средством в случае ее поломки;
• время между поворотом руля и срабатыванием системы должно быть минимально возможным;
• поворот колеса должен пропорционально соответствовать повороту руля.

Кроме того, ГУР должен:

• быть надежным и обеспечивать максимально возможную продолжительность работы без возникновения неисправностей;
• быть простым в обслуживании;
• иметь несложное устройство, которое позволяет максимально быстро устранить неисправность или заменить жидкость.

Как и когда менять жидкости в ГУР

В теории жидкость можно не менять вообще и использовать ту, которая была заправлена в ГУР на заводе, где было произведено транспортное средство.

На практике все обстоит иначе. Со временем уровень жидкости становится меньше. По этой причине система не может обеспечить надлежащее давление и управлять автомобилем становится труднее. Кроме того, жидкость может:

• засориться;
• изменить свои физические свойства под воздействием высоких температур, которых достигает система.

В таком случае ее требуется менять. Это делают через каждые 10 000 – 20 000 километров пробега (или в среднем один раз в 2 – 3 года).

Обычно объем жидкости при полной замене не превышает 2 – 3 литров. При заправке гидросистемы нужно оставить место для расширения масла во время нагрева. Для этого замеряют 2 уровня жидкости: холодный и горячий. Первый указывает на то, где находится масло при температуре от 0 до 30 градусов Цельсия, а второй – на то, где оно будет находиться при температуре от 50 до 80 градусов Цельсия. Наливают жидкость именно по холодному уровню. Это необходимо, чтобы ей хватило место при расширении от нагрева.

Преимущества и недостатки гидроусилителя рулевого управления

ГУР имеет как преимущества, так и недостатки. К плюсам системы можно отнести следующие.

• значительное облегчение поворота рулевого колеса;
• уменьшение числа витков руля, которое необходимо для выполнения поворота;
• смягчение толчков и ударов, поступающих с колес.

А вот основные минусы ГУР.

• Отъем мощности у двигателя. Часто мощности мотора уходит на приводной ремень, который обеспечивает работы насоса. Из-за этого тяга становится хуже (хотя и не на много).
• Увеличение расхода топлива. Этот минус вытекает из первого. Любой дополнительный агрегат, приводящийся в движение двигателем, требует дополнительного расхода горючего.

Третий минус касается ГУРов, которые не регулируются с помощью электронного блока управления (а такие до сих пор часто встречаются на многих моделях автомобилей эконом-класса). Поскольку уровень давления в системе напрямую зависит от оборотов мотора, то на малой скорости руль вращать значительно труднее, чем на большой. Это нужно учитывать при управлении транспортным средством, так как привычный поворот при движении на скорости может привести к попаданию в кювет.

Возможные неисправности ГУР

О неисправностях системы могут свидетельствовать следующие признаки:

• тугой поворот рулевого колеса;
• шум при поворотах;
• вибрация и толчки на руле;
• плохая отзывчивость управляемых колес.

Чаще всего в ГУР происходят следующие поломки.

• Ослабление или износ приводного ремня гидронасоса. «Лечится» заменой на новый. О поломке свидетельствуют обратные толчки при поворотах на руле, необходимость прикладывать более серьезное усилие.
• Поломка насоса. Устраняют проблему с помощью ремонта или полной замены детали. О ней свидетельствует затруднительный поворот руля из нейтрального положения или более тяжелое вращение в какую-либо одну из сторон. Например, если сломались сальники, достаточно их заменить. Если насос по каким-либо причинам получил механические повреждения, придется менять его целиком.
• Наличие воздуха в системе. «Лечится» полной заменой жидкости. О проблеме может свидетельствовать более тугой руль или сильная отзывчивость на толчки и вибрацию.
• Недостаточный уровень масла. Устраняется дозаправкой бачка. Также проблема может быть вызвана утечкой на одном из участков системы или самопроизвольным сбросом давления с помощью редукционного клапана. В таком случае автомобиль потребует более серьезного ремонта. Он заключается в регулировке или замене клапана, восстановлении целостности гидросистемы.

Заключение

Гидравлический усилитель руля – это расшифровка аббревиатуры ГУР, которую слышали даже начинающие водители. Он представляет собой устройство, значительно облегчающее поворот рулевого колеса и гасящее толчки, которые передаются с дорожного покрытия. Даже при наличии ГУР транспортного средства должно продолжать работать в случае ее поломки. О ней может свидетельствовать шум при повороте, ухудшение управления, необходимость приложить больше усилий к рулю.

Источник: novinki-krossoverov.ru

Насос ГУР – принципы работы, назначение, правила эксплуатации и типовые поломки насоса гидроусилителя руля (ГУР), рекомендации по уходу

Большинство случаев выхода из строя систем гидроусилителя руля связаны не с производственными дефектами, а именно с нарушениями требуемых условий эксплуатации. Чтобы узнать больше и не делать фатальные ошибки, читаем дальше.

Гидроусилитель руля (ГУР) — это механизм, основным элементом коего является насос, а задачей – обеспечение легкости вращения рулевого колеса и, соответственно, руления автомобиля. Насос ГУР приводится ремнем от коленчатого вала, засасывает из бачка масло и нагнетает под высоким давлением распределитель.

Распределитель отслеживает усилие на руле и строго дозированно помогает поворачивать управляемые колеса. Для этого используют следящее устройство, чаще всего это торсион, встроенный в разрез рулевого вала.

Когда машина стоит или едет по прямой, то усилия на рулевом валу нет, и торсион не закручен соответственно, перекрыты дозирующие каналы распределителя, а масло сливается обратно в бачок.

Когда же водитель поворачивает руль, колеса сопротивляются: торсион закручивается тем сильнее, чем больше усилие на руле. Каналы открываются, и масло направляется в исполнительное устройство. Оно бывает разное, но, как правило, выполнено заодно с рулевым механизмом. В качестве рабочей жидкости в гидроусилителях иномарок используется масло ATF — то же, что и в автоматических коробках передач. Это доступно как с точки зрения цены, так и легкости поиска масла!

Назначение насоса гидроусилителя руля – это нагнетание рабочей жидкости в рулевой механизм и обеспечение ее циркуляции в гидро-системе рулевого управления.

Из-за действия центробежной силы и давления масла вращается вал насоса и лопасти, перемещаясь в пазах ротора, прижимаются к внутренней поверхности статора, таким образом, захватывая масло, вследствие чего оно попадает через отверстия в распределительном диске в нагревательную полость. Циркуляцию рабочей жидкости и давление в системе обеспечивает насос.

Более распространены пластинчатые насосы из-за высокого КПД и низкой чувствительностью к износу. Насос ГУР закреплен на двигателе, привод осуществляется посредством ременной передачи от коленчатого вала.

Сам принцип работы системы гидроусилителя руля выглядит так: насос приводит в действие двигатель посредством ремня, таким образом, насосом нагнетается рабочая жидкость в гидропривод, причем, зубчатая рейка гидропривода выполняет функцию поршня, подающего жидкость.

1. рулевой механизм
2. золотник
3. корпус распределителя
4. гидроцилиндр
5. поршень гидроцилиндра
6. реактивная шайба
7. центрирующая пружина
8. нагнетательная магистраль
9. клапан
10. насос ГУР
11. сливная магистраль
12. бачок

Что же происходит, когда Вы поворачиваете руль (рулевое колесо)? При этом направление и расход потока жидкости регулирует управляющий клапанный блок. Назад, в находящийся в моторном отсеке и соединенный с насосом компенсационный бачок, поступает избыток жидкости.

Уход за ГУР

Уважая ГУР, дадим ему то, в чем он нуждается. Увы, большинство случаев выхода из строя систем гидроусилителя руля связаны не с производственными дефектами, а именно с нарушениями требуемых условий эксплуатации. Будем проводить регулярно следующие операции: проверять уровень масла в бачке, следить за герметичностью системы и как можно быстрее устранять различные утечки, проверять и, при необходимости, регулировать натяжение ремня привода, заменять фильтрующий элемент и масло один раз в 1—2 года.

Необходимо также производить их замену, если изменился цвет масла. Процитируем уважаемого мастера СТО: «Продукты износа, образующиеся в различных парах трения насоса гидроусилителя, рулевой рейки или редуктора, приводят к засорению отверстий и выступают в качестве абразивного материала, вызывающего ускоренный износ механизмов и их сопряжений. Удаление старой жидкости и промывка позволяют осуществить комплексную очистку всей системы гидроусилителя руля».

Нетрудно периодически открывать капот и смотреть на бачок с жидкостью ГУР — есть метки, между коими и должен находиться уровень масла. Открутив крышечку, вы увидите на щупе еще и цвет жидкости. У продвинутых машин на приборной панели имеется индикатор низкого уровня этой жидкости. А при возникновении каких-либо посторонних звуков, утечек или просто при проявлении явно неадекватного поведения автомобиля — не откладывая проехать на СТО для диагностики. Как говорят механики, любую неисправность лучше всего устранить на стадии ее развития, пока ремонт дешевле.

Дабы ГУР не сломался, избегайте удерживать рулевое колесо в крайнем положении более 5 с, это может вызвать перегрев масла; длительная эксплуатация автомобиля с неработающим насосом приводит к быстрому износу деталей рулевого механизма и распределителя, так как они не рассчитаны на такой режим. И не прыгайте, пожалуйста, по бордюрам. При быстром наезде на препятствие происходит страшная вещь!

Гидроусилитель руля, «убивающий» обратную связь, ухудшает информативность при рулении. Иными словами, вы не ощущаете, в каких условиях находится колесо. Запрыгивая на бордюр, вы ощущаете лишь небольшой толчок на рулевом колесе. На машине без ГУР руль ответил бы очень жестким рывком, который запросто мог бы причинить травму. Если вы не ощущаете нагрузки на руле, это вовсе не значит, что ваш автомобиль с легкостью преодолевает любые бордюры. Насос гидроусилителя, как мы уже сказали, способен развивать высокие давления и тем самым поддерживать заданное положение вала рулевой рейки. Представьте, что при этом вы лихо наезжаете на бордюр. Система будет стараться сохранить колеса в заданном рулем положении, что фактически спровоцирует жесткий удар о бордюрный камень. В такой ситуации очень вероятны повреждения рулевых тяг и рулевой рейки.

Похожие последствия будет иметь вращение рулевого колеса, когда колесо автомобиля плотно прижато к бордюру, или активное руление при езде в колее. Система ГУР будет неукоснительно выполнять все задающие движения рулем, и если при этом колесо ограничено в перемещении, настойчивое руление неминуемо принесет вред рулевому управлению!

Нельзя газовать при круто вывернутых колесах, стоя на второстепенной дороге и ожидая просвета. Раскручивая двигатель при вывернутом руле, вы существенно повышаете давление в ГУР, отчего могут пострадать уплотнительные элементы и насос. При низких же температурах существенно возрастает вязкость рабочей жидкости, что затрудняет ее протекание через клапаны, калиброванные отверстия и в целом повышает нагрузку на все элементы системы. В связи с этим в сильные заморозки не следует начинать движение на непрогретом автомобиле, а при выезде с места стоянки по возможности избегать интенсивного руления.

Электрический собрат

Электроусилители руля не имеют в себе никакой гидравлики! Что дает преимущества: усилитель не зависит от оборотов двигателя автомобиля и от температурных перепадов, он потребляет энергию только при вращении руля, в отличие от гидроусилителя, когда рабочая жидкость всегда гоняется по трубам, на что тратится дополнительное топливо. Кроме того, коэффициент полезного действия электродвигателя намного выше КПД гидронасоса. Он надежен: нет шлангов, ремней, прокладок, сальников, жидкостей, не требуется обслуживание (замена, доливка рабочей жидкости). То, что надо большинству из автомобилистов, занятых людей. Но автопрофессионалы недолюбливают электроусилители за искусственность ощущений при вождении!

Но есть ли у вашей машины усилитель или нет, какой он — в любом случае, ведь вы ездите именно на ней. Возит вас именно она. Поэтому любите свою машину, и она ответит взаимностью и верностью.

По вопросам приобретения и консультации звоните нашим менеджерам:

(057) 759-76-46,
097-085-18-69,
093-185-42-82,
050-401-28-70,
067-577-02-84,
050-10-079-01,

Источник: allparts.prom.ua