Продолжительность:

Автомобильный гидроусилитель — устройство и принцип работы

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.

К появлению усилителей привела необходимость снизить усилие, прилагаемое водителем к рулевому колесу, что особенно важно для грузовых автомобилей. Даже при сложном устройстве и, как следствие, высокой стоимости гидроусилители получили большое распространение благодаря тому, что помимо основной функции (усиления) они:
позволяют уменьшить передаточное отношение рулевого механизма. Это снижает количество оборотов руля между его крайними положениями и, соответственно, увеличивает маневренность;
смягчают удары, передаваемые на руль от неровностей дороги, снижая утомляемость водителя и помогая удержать руль при разрыве передней шины;
сохраняют возможность управления автомобилем при выходе усилителя из строя;
обеспечивают «чувство дороги» и кинематическое следящее действие (см. ниже).


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.

 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.

Рекомендации

Для того чтобы гидроусилитель не вышел из строя раньше времени, необходимо следить за его работоспособностью — если она в норме, усилие на руле будет значительно меньше, чем при выключенном двигателе, а также соблюдать требования инструкции по эксплуатации автомобиля и проводить 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.

Во избежание выхода их строя деталей гидроусилителя недопустимо:

  • удерживать рулевое колесо в крайнем положении более 5 с — это может вызвать перегрев масла;
  • длительно эксплуатировать автомобиль с неработающим насосом — это приводит к быстрому износу деталей рулевого механизма и распределителя, так как они не рассчитаны на такой режим.
  • При появлении первых признаков неисправности необходимо установить причину и по возможности как можно быстрее ее устранить.

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.

www.zr.ru


ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как устроена рулевая рейка / система ГУР

Устройство и принцип работы гидроуселителя руля. Приветствую вас друзья на сайте ремонт авто своими руками. Гидроусилитель рулевого управления​.

Устройство и принцип работы ГУР.

По мере развития автомобилестроения возникла потребность в снижении усилий, прикладываемых при вращении рулевого колеса. В первую очередь, это касается водителей грузовых транспортных средств, управление которыми требует от человека повышенной внимательности и точности. Работе шофёра такого автомобиля было не позавидовать: после нескольких часов езды и кручения тугого руля водители жаловались на скопившуюся усталость, что приводило к снижению внимания и, как следствие, возникновению аварий.

Проблема требовала решения: итогом работы над ней стало появления гидроусилителя руля, основная задача которого заключается в облегчении управления машиной и улучшению её манёвренности.

Составные части ГУР

Устройство состоит из следующих обязательных составных частей:

  1. насоса ГУР, обеспечивающего требуемый уровень давления, требуемого для циркуляции масла. В большинстве случаев устанавливаются пластичные насосы, отличающиеся высоким коэффициентом полезного действия и наибольшим сроком службы;
  2. распределителя, задача которого – направлять масло в нужные части цилиндра и обеспечивать его поступление в бачок. Данный элемент (бывает осевым или роторным) может крепиться на элементах рулевой рейки или на валу рулевого механизма;
  3. гидроцилиндра, приводящего в движение поршень со штоком;
  4. шлангов, благодаря которым гарантируется движение жидкости по механизму. Одни из них (низкого давления) отвечают за поступление масла в насос и в бачок, другие соединяют между собой распределитель, насос и цилиндр;
  5. масла, смазывающего все части системы;
  6. бачка с фильтром, где хранится и очищается рабочая жидкость.

Как работает гидроусилитель руля

Основной элемент — это золотник: принцип работы ГУР основан на его перемещении при повороте рулевого колеса.

В центральном положении руля он удерживается пружинами (насос работает в усиленном режиме, жидкость активно циркулирует по всей системе). При повороте рулевого колеса происходит смещение золотника и перекрытие им одной из магистралей (в цилиндр поступает масло, поршень поворачивает колеса в сторону движения золотника). Когда поворот завершается, распределитель догоняет золотник, и тот останавливается.

Принцип работы гидроусилителя руля, если отсутствует его вращение, немного иной: золотник перестает двигаться, распределитель переходит в нейтральное положение, колёса авто стоят прямо, а насос качает масло по системе.

Преимущества автомобиля с гидроусилителем

Выше было сказано, что обычно устройство устанавливается на большегрузные машины, чтобы максимально облегчить процесс управления, однако многие производители оборудуют им и легковые автомобили.

Помимо этого, принцип действия ГУР обеспечивает меньшее количество полных оборотов руля при совершении маневров (например, во время парковки). Механизм минимизирует удары на руль при езде по неровному дорожному покрытию, позволяя сохранить управляемость автомобилем при наезде на крупный камень или при попадании колеса в глубокую выбоину.

Уход за гидравлическим усилителем

Как и любой другой механизм, ГУР требует регулярного и правильного ухода, способного увеличить срок его службы и сэкономить владельцу авто немало средств на его замену.

Основные рекомендации следующие:

  • регулярная проверка уровня масла;
  • своевременное устранение утечек и проверка герметичности системы;
  • регулировка натяжения приводного ремня;
  • замена масла и фильтра в бачке как минимум раз в год;
  • недопущение удержания руля в крайнем положении на протяжении более чем 5 секунд;
  • прекращение использования машины с неисправным гидронасосом (в противном случае происходит ускоренный износ составляющих рулевого механизма).

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Устройство и принцип работы насоса ГУР. Типичные неисправности.

Устройство автомобилей. . Работа гидравлического усилителя руля. . Принцип работы гидравлического усилителя рулевого управления и взаимосвязь рассмотрим на примере гидроусилителя руля автомобиля КамАЗ (рис. 1).

Подробное устройство гидроусилителя руля

Подробное устройство гидроусилителя руля

Многие водители начинали свою карьеру за рулем с управления автомобилем отечественного производства, оснащенного рулевой колонкой или рулевой рейкой. Пересев за руль более современных отечественных или иностранных авто, водители испытывают несказанное облегчение от легкости обращения с рулем. Объяснение этого блага кроется в рассмотрении подробного устройства гидроусилителя руля (далее ГУР).

Шаг в историю

Превращение механизма рулевой рейки и уменьшение самого рулевого колеса началось с Фредерика Ланчестера, который первым изобрел гидроусилитель и запатентовал его. Изначально это благо автомеханики превалировало только в грузовых автомобилях и автотранспорте специального назначения (пожарные машины). А уже в 20-х годах XX-го века компания Rolls-Royse оборудовала ГУРом свой автомобиль-визитку Phantom. Хотя на тот момент все так и закончилось пробными образцами данного ноу-хау.

Следующим «выходом в свет» гидроусилитель руля обязан Второй мировой войне. В это время американские и английские машиностроители оборудовали ими тяжелые и неповоротливые бронемашины. А в 50-х годах эта технология получила широкое применение в автопроме Америки и Европы.

В настоящее время существует много видов ГУРа, а также других доработанных технологий облегчения вращения рулевого колеса:

  • Электрогидроусилитель;
  • Электроусилитель.

Как устроен гидроусилитель руля

Как говорилось выше, гидроусилитель руля – это модернизированная рулевая рейка. К ее простой конструкции добавили следующие детали:

  • Масляный насос;
  • Бачок с рабочей жидкостью;
  • Золотниковый распределитель;
  • Силовой гидроцилиндр;
  • Регулятор давления;
  • Соединители и шланги.

Устройство насоса гидроусилителя руля определяет деление этого узла на виды:

Еще устройство насоса включает в себя корпус, уплотнительное кольцо, ротор. Насос отвечает за создание и поддержание определенного давления специальной жидкости в системе и обеспечивает ее движение. Запускается передачами от двигателя:

  1. Шестеренчатой;
  2. Ременной.

Насос ГУР подает под высоким давлением в золотниковый распределитель специальную жидкость. Золотниковый распределитель – сложная деталь, состоящая из торсиона и золотникового клапана. Она регулирует жидкостную подачу в полость цилиндра и возвратное движение жидкости в бачок. Силовой гидроцилиндр обладает бинарным действие, то есть создает усилие в двух направлениях. В нынешнем автомобилестроени этот узел, передающий усилие в рулевую рейку, в неё же и интегрирован.

Изобретено много способов трансформировать усилие поворота руля в работу золотника. Многие из них основываются на движении отдельно взятого промежутка вала рулевой колонки. В актуальных технологиях автомобилестроения роль этого промежутка выполняет торсион, представляющий собой пружинящий лучевым способом промежуток вала рулевой колонки.

Золотник отзывается на угол смещения концов при прикладывании усилия к рулю. Еще применяют конструкции валов с участком с осевой подвижностью, в которых движение соответствующей направленности создается путём винтовой передачи, которая превращает поворот руля в поступательное движение золотникового штока. Есть также механизмы, в которых усилие вращения рулевого колеса отмечается не на рулевой колонке, а на других узлах передачи между рулём и колесами.

Принцип работы ГУР

Если автомобиль находится без движения, двигается прямо, насос перекачивает вхолостую гидравлическое масло внутри системы. Когда рулевое колесо приходит в движение, начинает закручиваться торсион, а золотник поворачивается относительно гильзы распределения. Одновременно открываются соединительные шланги, по которым масло из бачка попадает в определенную камеру в силовом цилиндре (это зависит от того, в какую сторону маневрирует автомобиль под действием поворота руля). А из другой камеры одновременно по открытым протокам гидравлическое масло попадает в бачок. Поршень цилиндра перемещает рулевую рейку, с одновременной передачей усилия рулевым тягам, поворачивающим колёса.

Если авто маневрирует на невысокой скорости, то КПД гидроусилителя руля максимален. Это достигается возрастанием количества оборотов электродвигателя насоса. Увеличение его производительности способствует интенсивному притоку гидравлической жидкости в цилиндр и сила, прикладываемая к повороту руля, уменьшается в разы. Повышение скорости движения машины снижает частоту вращения электродвигателя, при этом в действие вступает электромагнитный клапан, который уменьшает проходимость каналов гидросистемы, а для поворота руля приходится прикладывать больше усилий.

Бочка мёда и ложка дегтя в наличии ГУРа

Несомненным положительным качеством этого узла являются:

  1. Улучшение управляемости авто;
  2. Экономия усилий, прикладываемых к рулю;
  3. Уменьшение передачи ударных явлений от дорожного покрытия.

К самым существенным отрицательным моментам при использовании гидроусилителя рулевого управления многие автомобилестроители причисляют потерю автомобилем информативности. Пока решение вопроса совмещения комфорта, обеспечиваемого ГУРом, и четкости управления машиной остается не по силам лучшим конструкторам гигантов автомобилестроения.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Лёгкий гур. Как это происходит

Устройство и принципы работы насосов гидроусилителей. Разберись в теме и экономь деньги при ремонте или обслуживании своего.