Гидроусилитель руля это трансмиссия

ГУР: что это такое в автомобиле

Опытным автолюбителям, конечно же, хорошо известно, что такое ГУР в автомобиле, однако новичкам та информация, которую они смогут получить, прочтя текст, расположенный ниже, наверняка даст достаточно подробный и вполне конкретный ответ на этот вопрос. Если говорить в общем и целом, не особенно вдаваясь в подробности, то ГУР необходим для того, чтобы существенно облегчить рулевое управление автомобилем, причем любого типа: обычной легковой малолитражкой, внедорожником или грузовиком. Расшифровывается эта аббревиатура, как «гидроусилитель рулевого управления» и достаточно полно раскрывает суть действия устройства.

Что такое ГУР и зачем он нужен?

Все, кто хоть раз сидел за рулем автомобиля, который не оборудован гидроусилителем (или же электроусилителем) рулевого управления, наверняка замечали, что на малой скорости для поворота рулевого колеса приходится прилагать немалые усилия. В то же самое время если авто движется на достаточно значительной скорости, то наблюдается обратный эффект: руль поворачивается чрезмерно легко, практически безо всяких усилий. Это создает немалые неудобства при управлении автомобилем (особенно неопытными водителями) и, как свидетельствует опыт и статистика, нередко вызывает аварийные ситуации.

Именно поэтому конструкторы еще на заре автомобилизации задумались о том, как же можно нивелировать этот недостаток. В итоге в 1925 году американец Фрэнсис Дэвис догадался поставить на свой личный автомобиль Pierce-Arrow Roadster гидроусилитель рулевого управления. Следует заметить, что конструкция этого устройства уже тогда отнюдь не была какой-то инновацией: дело в том, что задолго до средины двадцатых годов прошлого века гидравлические усилители уже активно использовались на морских судах.

Как устроен ГУР и как он работает?

как устроен ГУР

Как устроен ГУР

Конструктивно практически любой гидроусилитель рулевого управления автомобиля состоит из таких основных частей, как:

  • Насос;
  • Распределитель;
  • Гидроцилиндр;
  • Соединительные шланги;
  • Бачок.

Гидравлический насос предназначен для того, чтобы создавать в системе гидроусилителя руля необходимое давление и обеспечивать циркуляцию по ней рабочей жидкости (в ее качестве чаще всего выступает масло). В современных автомобилях чаще всего используются гидравлические насосы пластинчатого типа, поскольку они имеют высокий КПД и отличаются длительным сроком эксплуатации. Практически всегда привод к ним осуществляется при помощи ременной передачи от коленчатого вала двигателя автомобиля.

Распределитель, как нетрудно догадаться из его названия, необходим для того, чтобы распределять рабочую жидкость и направлять ее в строго определенные полости гидроцилиндра, а также в бачок. Специалисты различают две разновидности распределителей: осевые и роторные. Если его золотник совершает вращательные движения, то распределитель является роторным, а если поступательные — то осевым. Сам распределитель может размещаться и непосредственно на валу с рулевым механизмом, и среди элементов рулевого привода.

Гидроцилиндр предназначен для того, чтобы под воздействием давления рабочей жидкости (масла) приводить в движение поршень и шток. Этот элемент ГУР или же встраивается непосредственно в рулевой механизм, или же устанавливается между приводом и кузовом автомобиля.

Что касается соединительных шлангов, то они необходимы для того, чтобы обеспечить свободный ход рабочей жидкости по всему механизму. Эти элементы конструкции принято подразделять на шланги низкого и высокого давления. Первый используются для возврата рабочей жидкости после отработки, а по вторым она следует между такими элементами ГУР, как насос, цилиндр и распределитель.

ГУР в работе. В верхней части показано, как золотник распределяет гидравлическую жидкость.

Бачок в системе ГУР представляет собой ни что иное, как емкость, в которой хранится рабочая жидкость (масло), и через которую она циркулирует. В нем имеется специальный фильтр очистки, а также щуп, который необходим для того, чтобы проверять уровень рабочей жидкости.

Принцип работы всех гидроусилителей рулевых механизмов, вне зависимости от особенностей их конструкции, практически одинаков. Если руль находится в центральном положении, то в таком же располагается и центральный золотник ГУР, который удерживают специальные пружины. При этом обеспечивается совершенно свободное перемещение рабочей жидкости по всей системе. Ее циркуляцию обеспечивает работающий насос. Когда происходит поворот руля, золотник перемещается и перекрывает сливную магистраль, в результате чего рабочая жидкость подается в одну из полостей цилиндра под давлением. Это приводит к тому, что под ее воздействием поворачивают и корпус распределителя, и колеса в ту сторону, в которую движется золотник. В тот момент, когда корпус распределителя «настигает» этот самый золотник, подача рабочей жидкости под давлением в цилиндр прекращается, и это означает, что поворот уже выполнен. Руль возвращается в нейтральное положение, золотник — тоже, и через него рабочая жидкость сливается в магистраль.

Читайте также: Почему гудит ГУР при повороте руля на месте и на скорости.

Признаки неисправности и типичные поломки

Гидроусилитель рулевого управления автомобиля представляет собой достаточно сложную по своей конструкции систему, и, несмотря на то, что отличается высокой надежностью, порой может выходить из строя. О том, что ГУР неисправен, можно определить по целому ряду признаков. Основными из них являются следующие:

  • Во время вождения на рулевом колесе чувствуются сильные толчки;
  • Для поворота рулевого колеса необходимо прилагать серьезные усилия, или же оно, наоборот, поворачивается чрезмерно легко;
  • Руль вибрирует, «шумит» или же с трудом возвращается в исходное положение;
  • Рулевое колесо время от времени поворачивается самостоятельно.

Как показывает практика, в тех случаях, когда на рулевом колесе ощущаются сильные толчки, причина чаще всего кроется в приводном ремне ГУР: он имеет очень слабое натяжение. Если это так, натяжение требуется восстановить, или же поменять старый, растянутый от времени ремень.

Если рулевое колесо поворачивается с трудом, то, скорее всего, проблема кроется или в том же приводном ремне, или в том, что в бачке содержится недостаточное количество рабочей жидкости. Поэтому необходимо проверить, соответственно, натяжение ремня и уровень масла, а также бачок и соединительные шланги на наличие трещин и возможных утечек.

Если руль вибрирует или «шумит», то, скорее всего, ослабли соединения трубок ГУР. В тех же случаях, когда руль периодически поворачивается самостоятельно, без участия водителя, чаще всего плохо работает насос, и поэтому следует проверить в первую очередь именно его.

Следует заметить, что гидроусилитель руля автомобиля лучше всего не ремонтировать самостоятельно, а обратиться на станцию технического обслуживания. Там опытные специалисты проведут тщательную диагностику ГУР и оперативно устранят все выявленные неисправности. Самостоятельный же ремонт чаще всего оборачивается тем, что гидроусилитель рулевого управления автомобиля начинает работать еще хуже, чем до его проведения.

Читайте также: Скрип при повороте руля на месте или в движении.

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.

Читайте также  Как проверить трансмиссию автомобиля

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.

Принцип работы гидроусилителя руля автомобиля

Гидроусилитель позволяет увеличить усилие, которое водитель прикладывает к рулю. При использовании усилителя руль будет легко проворачиваться, при этом обратная связь и возможность напрямую воздействовать на рулевую рейку останется.

В гидроусилителе управляющей сигнал подводимый от рулевой колонки усиливается с помощью энергии потока жидкости. Насос нагнетает жидкость из бака и подаёт ее к распределителю. Распределитель позволяет подавать жидкость в одну из полостей гидроцилиндра, шток которого соединён с рулевой рейкой. Рассмотрим подробнее как работают эти устройства.

Элементы гидроусилителя руля автомобиля: насос, гидроцилиндр, распределитель

Насос гидроусилителях

В гидроусилителях руля используют объёмные — шестеренные и пластинчатые насосы. Вращение к валу насоса в гидравлическом усилителе передаётся с помощью механической (ремённой передачи).

Пластинчатый насос гидроусилителя руля

Насос всасывает жидкость из бака и попадает к распределителю. Давление в системе ограничено настройкой предохранительного клапана.

Распределитель

В гидроусилителях могут использоваться гидрораспределители различной конструкции. Рассмотрим один из самых распространённых вариантов — гидрораспределитель с поворотным золотником.

Золотник распределителя усилителя руля

Руль с помощью карданных валов соединён с поворотным золотником. При вращении руля вращается и золотник. На золотнике расположено несколько пазов, через которые и будут соединяться заданные каналы при повороте золотника Золотник размещён внутри поворотной втулки. Во втулке выполнены окна для подвода жидкости к золотнику и канавки, через которые жидкость подводится к отверстиям для присоединения трубопроводов, выполненным в корпусе.

Поворотная втулка распределителя

При повороте золотника, он поворачивается относительно втулки, через паз соединяются окна, через которые жидкость от насоса подводится в одну из полостей гидроцилиндра, а из другой полости жидкость отводится на слив.

При прекращении поворота, окна должны закрыться это происходит за счёт того, что втулка объединена с зубчатым колесом рулевой рейки. И при движении колес и рейки поворачивается втулка, в результате чего окна перекрываются. Получается, что при в повороте золотника открываются каналы для течения жидкости, а при повороте колес втулка «догоняет» золотник, и окна перекрываются.

Торсион гидроусилителя руля

Втулка и золотник связаны еще через один элемент — торсион. Это тонкий, но упругий вал, который работает на скручивание. С одной стороны торсион соединён с золотником, с другой со втулкой. При повороте руля, а значит и золотника торсион скручивается, жидкость поступает в гидроцилиндр, его шток движется увлекая за собой рулевую рейку, которая вращает шестерню и поворачивает втулку. При повороте втулки скручивание нивелируется.

Читайте также  Автоматическая система управления трансмиссии

Движение жидкости в распределителе усилителя

Максимально возможное рассогласование между положением золотника и втулки ограничено. В золотнике выполнен паз в которым перемещается штифт, соединённый со втулкой, при достижении максимального положения штифт упирается в кромку и золотник движется вместе со втулкой. Таким образом сохраняется механическая связь золотника и втулки, позволяющая управлять автомобилем даже в случае отказа гидроусилителя руля.

Гидроцилиндр с рулевой рейкой

Гидроцилиндр с рулевой рейкой

В гидроусилителях руля используют гидроцилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком. Жидкость подводится по трубкам к резьбовым отверстиям, выполненным в гильзе. В гильзе размещены поршень и шток, который соединён с рулевой рейкой или выполнен с ней единой деталью. С торцов уплотнение гильзы и штока обеспечивается манжетами. Для герметичного разделения полостей на гильзе установлены два односторонних или одно двухстороннее уплотнение.

Поддержание постоянного расхода

Скорость поворота колес должна быть постоянна, не зависимо от оборотов двигателя. Но при изменении частоты вращения вала ДВС будет изменяться и подача насоса, поэтому необходимо использовать устройство для поддержания постоянного расхода.

Регулятор расхода гидроусилителя руля автомобиля

Регулятор расхода содержит несколько основных элементов — постоянный дроссель (нерегулируемое гидравлическое сопротивление), золотник поджатый пружиной. В корпусе регулятора выполнены канала для подвода жидкости от насоса, слива в бака, и подачи жидкости к распределителю.

Электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан

Для экономии энергии и снижения давления в тех случаях, когда гидроусилитель не задействуется в систему может устанавливаться электромагнитный клапан с соленоидом. При отсутствии управляющего воздействия, клапан открывается, и жидкость отправляется на слив, давление в системе падает, как только руль сдвигается с места, клапан закрывается и гидроусилитель готов к работе. Быстродействие клапана очень велико, поэтому заметить момент его срабатывания практически не возможно (без применения специальных приборов).

Гидроусилитель руля — Энциклопедия японских машин — на Дром

Гидравлический усилитель руля (ГУР) не только обеспечивает комфорт, но и повышает безопасность движения. Он помогает водителю сохранить контроль над автомобилем даже в случае разрыва передней шины. Надежность этого дорогостоящего устройства зависит от своевременного обслуживания.

  • позволяют уменьшить передаточное отношение рулевого механизма. Это снижает количество оборотов руля между его крайними положениями и, соответственно, увеличивает маневренность;

Усилитель руля (рис.1) представляет из себя гидравлическую систему, состоящую из следующих элементов.

Насос обеспечивает давление и циркуляцию рабочей жидкости в системе. Наибольшее распространение получили пластинчатые насосы (рис. 2) благодаря их высокому к. п. д. и низкой чувствительности к износу рабочих поверхностей. Насос крепится на двигателе, а его привод осуществляется ременной передачей от коленчатого вала.

Распределитель направляет (распределяет) поток жидкости в необходимую полость гидроцилиндра или обратно в бачок. Если его золотник (подвижный элемент) перемещается при этом поступательно — распределитель называют осевым, если вращается — роторным. Он может находиться на элементах рулевого привода или на одном валу с рулевым механизмом. Распределитель — это прецизионный (высокоточный) узел, очень чувствительный к загрязнению масла.

Гидроцилиндр преобразует давление жидкости в перемещение поршня и штока, который через систему рычагов поворачивает колеса. Может быть встроен в рулевой механизм или располагаться между кузовом и элементами рулевого привода.

Рабочая жидкость (специальное масло) передает усилие от насоса к гидроцилиндру и смазывает все пары трения. Резервуаром для жидкости служит бачок. В нем расположен фильтрующий элемент, а в пробке — щуп для определения уровня.

Соединительные шланги обеспечивают циркуляцию жидкости по системе усилителя. Шланги высокого давления соединяют насос, распределитель и гидроцилиндр, а по шлангам низкого давления жидкость поступает в насос из бачка и возвращается в него из распределителя.

В современных автомобилях электронный блок (на рисунке не показан) корректирует работу гидроусилителя в зависимости от скорости движения. Это дополнительно повышает безопасность на высокой скорости, так как водителю сложнее резко (непроизвольно) повернуть руль и, соответственно, отклонить автомобиль от траектории.

Работа гидроусилителя с осевым распределителем (без электронного блока) схематично представлена на рис. 2.

При неподвижном рулевом колесе (рис. 2, а) золотник удерживается в среднем (нейтральном) положении центрирующими пружинами. Полости распределителя соединены между собой так, что жидкость свободно перетекает из нагнетательной магистрали в сливную. Насос усилителя работает только на прокачку жидкости по системе, а не на поворот колес.

При повороте руля (рис. 2, б) золотник перемещается и перекрывает сливную магистраль. Масло под давлением поступает в одну из рабочих полостей цилиндра. Под действием жидкости поршень со штоком поворачивает колеса. Они, в свою очередь, перемещают корпус распределителя в сторону движения золотника. Как только рулевое колесо перестает вращаться, золотник останавливается и корпус его «догоняет». Восстанавливается нейтральное положение распределителя, при котором опять открывается сливная магистраль и прекращается поворот колес. Так реализуется кинематическое следящее действие усилителя — обеспечение поворота колес на угол, задаваемый водителем при вращении руля.

«Чувство дороги» — это обратная связь от управляемых колес через усилитель к рулю. Дает информацию об условиях, в которых происходит поворот колес. Для этого, как и на автомобиле без усилителя, на скользкой дороге руль должен поворачиваться легче, чем на сухом асфальте. «Чувство дороги» (силовое следящее действие) помогает водителю правильно работать рулем в любых условиях. Для его осуществления в различных конструкциях распределителей предусмотрены плунжеры, камеры или реактивные шайбы (рис. 2, б). Чем больше сопротивление повороту колес, тем выше давление в цилиндре и распределителе. При этом одна из реактивных шайб с большим усилием стремится вернуть золотник обратно в нейтральное положение. В результате руль становится «тяжелее».

При наезде на препятствие (например, камень) оно воздействует на управляемые колеса, стремясь их повернуть, что особенно опасно на высоких скоростях. Колеса, начав вынужденный поворот, перемещают корпус распределителя относительно золотника, перекрывая сливную магистраль. Масло под давлением поступает в полость цилиндра. Поршень передает усилие на колеса в обратном направлении, не позволяя им поворачиваться дальше. Так как ход золотника небольшой (около 1 мм), автомобиль практически не изменит направление движения. Гидроусилитель не только облегчает водителю поворот колес, но и оберегает пальцы его рук от ударов спицами руля при наездах на препятствия. Небольшой толчок на руле все же будет ощущаться из-за реактивных шайб, давление над которыми возрастет.

В случае прекращения работы насоса (например, при обрыве ремня привода) возможность управления автомобилем сохраняется. Усилие от рулевого механизма в этом случае будет передаваться самим золотником на корпус распределителя и далее на колеса. Жидкость, перетекая через перепускной клапан (на схеме не показан) из одной полости гидроцилиндра в другую, практически не будет препятствовать повороту колес. Но так как гидроусилитель не работает, руль становится «тяжелее».

Принцип работы гидроусилителя с вращающимся (роторным) золотником аналогичен вышеописанному.

  • проверять уровень масла в бачке;

Узлы рулевого гидроусилителя требуют для ремонта квалифицированного персонала и высокоточного оборудования, поэтому он возможен только в специализированных мастерских. Целесообразность ремонта или замены узла определяется его ценой. В большинстве случаев для отечественных автомобилей выгодней приобретение нового узла, для иномарок — ремонт может обойтись дешевле.

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.

Элементы гидроусилителя

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.

насосы гидроусилителя

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.

насос гидроусилителя

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 насоса гидроусилителя

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.

распределитель рулевой рейки

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.

Принцип работы распределителя

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.

принцип работы гидроусилителя

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: