Принцип работы гидравлического усилителя

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.

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

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

устройство гур

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

Бачок для жидкости в разрезе

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.

Читайте также  Разметка сетка на перекрестке

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 гур

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 гур схема

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.

рейка в разрезе

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.

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.

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.

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).

Читайте также  Ремонт моста уаз 469

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.

Гидроусилитель рулевого управления: устройство, принцип работы и схема

Рассмотрим принцип работы и устройство гидроусилителя руля автомобиля. В статье так же наведена схема устройство, плюсы и минусы, а так же основные поломки ГУР. В конце статьи видео-обзор устройства гидроусилителя. Рассмотрим принцип работы и устройство гидроусилителя руля автомобиля. В статье так же наведена схема устройство, плюсы и минусы, а так же основные поломки ГУР. В конце статьи видео-обзор устройства гидроусилителя.

Насос гидроусилителя и соединительные шланги

Гидроусилитель рулевого управления или так же гидроусилитель руля автомобиля – набор деталей и механизмов, который помогает создавать дополнительное усилие за счет давления гидравлики, при повороте руля водителем. На сегодня гидравлический усилитель считается самым распространенным видом усилителя. В зависимости от производителя, устройство гидроусилителя может быть самым разным, как с собственным приводом, так и привод от коленвала двигателя.

Как появился гидроусилитель руля автомобиля

Рулевая рейка с гидроусилителем

Самый первый усилитель руля, о котором чаще всего вспоминают специалисты, появился еще в 1823 году, изобретенный Робертом Гюрней. Впервые о гидравлическом усилителе рулевого механизма в СССР заговорили еще 1950 году, а в 1958 году его впервые установили на автомобиль высокого класса (премиальный по современным меркам) ЗИЛ-111. Чаще всего этот автомобиль использовали для транспортировки первых лиц государства СССР, комфорт должен был быть соответственным.

Сегодня же гидроусилитель рулевого управления можно встретить в любом автомобиле, даже самой простой базовой комплектации. В некоторых автомобилях могут установить электроусилитель руля или же гидроэлектроусилитель, но вот обычный гидроусилитель руля остается самым распространенным. С тем как менялись автомобили и их устройство, инженеры дорабатывали ГУР, его устройство и характеристики. Рассмотрим более подробно устройство и принцип работы механизма.

Как устроен гидроусилитель рулевого управления

Как устроен гидроусилитель рулевого колеса

На сегодня практически нельзя представить автомобиль, у которого не было бы усилителя руля. С самого названия становится понятно, что основой всего механизма является гидравлика, за счет которой меняется давление. Особых требований к данной системе нет, устанавливается на рулевой механизм любого типа, в легковых автомобилях, как правило, это реечный механизм. Зачастую в список деталей такого усилителя входит масляный насос, бачок под жидкость, распределитель золотниковый, соединительные механизмы и шланги, а так же гидроцилиндр. Теперь же рассмотрим каждую деталь по отдельности.

Гидронасос со шкивом

Самым сердцем всего гидроусилителя руля автомобиля считается гидронасос (насос гидроусилителя руля). Основная задача насоса – поддерживать постоянное давление в системе в момент работы, а так же циркулировала жидкость по системе. Как правило, гидронасос устанавливают рядом с блоком цилиндров, так как в действие в 99% случаев он приводится посредством ремня от коленвала двигателя. Описать то, как выглядит насос тяжело, так как у каждого автомобиля он своей конфигурации.

Чаще всего в состав гидроусилителя руля входят лопастные насосы, так как у них высокий КПД и весьма износоустойчивы. Корпус насоса металлический или силуминевый, а внутри установлен ротор с лопастями. За счет такого устройства лопасти подают рабочую жидкость под давлением в распределитель и далее в основной гидроцилиндр системы.

Внешний вид гидронасоса

Как уже говорили, в действие гидронасос приводится за счет шкива, соединенного с коленчатым валом посредством ремня. Это основная причина, почему давление и качество работы насоса напрямую зависят от работы двигателя. Если же давление избыточное, то для этого есть специальный перепускной клапан. По разным данным, в среднем давление системы составляет от 100 до 150 бар.

Специалисты выделяют два основные виды насосов – регулируемые и нерегулируемые. Регулируемый насос может менять и поддерживать давление системы за счет производительной части, а вот нерегулируемый насос меняет давление только за счет редукционного клапана. Если с регулируемым все понятно, то устройство второго насоса отличается, редукционный клапан представляет собой дроссель, гидравлический или пневматический. Клапан работает автоматически, контролируя уровень и давление масла.

Бачек для жидкости гидроусилителя руля

Бачок считается основой механизма, так как в нем хранится жидкость. Устройство самого бачка гидроусилителя руля не простое, как правило, в нем установлен элемент для фильтрации жидкости, щуп для уровня жидкости (масла), а так же отверстия для забора и подачи жидкости. За счет жидкости смазываются трущиеся механизмы. Щуп позволяет контролировать наличия жидкости и её уровень в бачке, хотя визуально уровень так же можно проверить, так как бачок зачастую из белого полупрозрачного пластика.

Чтоб удобней было понимать уровень жидкости, на щуп нанесены специальные метки с надписями минимум и максимум. Чаще всего водители предпочитают выдерживать уровень чуть выше середины, с небольшим пространством до максимальной отметки. Таким образом, водитель сможет понять, насколько правильно работает система, её герметичность, а так же нужно ли долить жидкость в бачок или оставить как есть.

Распределитель гидроусилителя руля

Не менее важную роль в работе ГУР выполняет распределитель. Как правило, его устанавливают на элементах рулевого привода или на сам вал. Основной задачей распределителя считается направление потока жидкости, в гидроцилиндр или бачок, в зависимости от угла поворота руля. В его состав входит торсион, вал распределителя и поворотный золотник.

Каждая из перечисленных деталей уникальны и спутать их невозможно, торсион представляет собой тонкий прут, который может скручиваться относительно своей оси за счет поворота руля. Что касается вала и золотника, то по виду это два цилиндрических элемента, внутри которых есть каналы для жидкости. Конструкция распределителя может меняться, он может быть осевым (в таком случае золотник перемещается поступательно) или же роторным (в данном случае золотник будет вращаться).

Соединительная шланга гидроусилителя руля

Последние детали в системе гидроусилителя руля – соединительные шланги и сам гидроцилиндр. Без каких-либо вариантов, гидроцилиндр всегда встроенный в рулевую рейку. В её состав входит поршень и шток, которые перемещаются под действием давления жидкости.

Что касается соединительных механизмов и шланг гидроусилителя руля, то за их счет обеспечивается циркуляция жидкости. Стоит отметить, что каждый из таких элементов может выдержать высокое давление. Жидкость распределяется между гидроцилиндром, насосом и распределителем. Именно за счет шлангов масло (жидкость) из бачка поступает в систему гидроусилителя, а по шлангам низкого давления из распределителя обратно в бачок.Как видим, каждый из перечисленных элементов играет важную роль в работе гидроусилителя автомобиля. Соответственно их исправность, правильная установка и качество обеспечат надежную и безотказную работу рулевого управления автомобиля.

Схема устройства гидроусилителя руля

Схема гидроусилителя руля

На фото представлена схема гидроусилителя рулевого управления автомобиля

Как работает гидроусилитель руля – объясняю на «пальцах» особенности работы усилителя в разных режимах эксплуатации

Устройство и принцип работы гидроусилителя руля автомобиля

Гидроусилитель руля в автомобиле (ГУР) предназначен для облегчения вращения рулевого колеса и управления машиной на малых скоростях. В большей степени он помогает управляться с «баранкой» на парковке, когда авто стоит на месте, а колеса нужно повернуть в определенную сторону.

Сегодня разберем устройство и принцип работы гидроусилителя и его основных узлов. Вкратце затронем особенности конструкции и функционирования насоса ГУР – это большая и интересная тема, которой будет посвящена отдельная статья.

Схема устройства

Разберем, из каких компонентов состоит гидравлический усилитель рулевого управления автомобиля. Рассмотрим, за что отвечает каждый из них. Основные компоненты системы:

  1. Насос. Некоторые, по неизвестной причине, называют его компрессор, но это не так;
  2. Гидроцилиндр и рулевая рейка;
  3. Исполнительный (распределительный) механизм;
  4. Шланги и бачок гидравлической жидкости.

Как работает

В автомобилях без гидроусилителя руля, рулевое колесо через вал соединяется шестерней с зубчатой рейкой – упрощенная схема. Когда «баранку» поворачивают, вращение через вал и шестерню передается рулевой рейке, она сдвигается в противоположную сторону. Она соединена с колесами тягами. Благодаря такой конструкции колеса поворачиваются в нужную сторону.

В современных машинах в рулевую рейку встроен гидроцилиндр. От исполнительного механизма к нему подводятся две трубки, закрепленные на разных его сторонах. При повороте вправо, в исполнительном механизме открываются клапаны (полости). Гидравлическая жидкость от насоса ГУР давит на правую сторону гидроцилиндра. Он двигается влево, увлекая за собой рулевую рейку. Происходит поворот колес не за счет физической силы водителя, а за счет повышения давления в цилиндре. При повороте влево, открываются другие полости в распределительном механизме, жидкость давит на противоположную сторону цилиндра, поршень сдвигается вправо вместе с рейкой.

Рулевая рейка с гидроусилителем руля

Таким образом, гидроусилитель помогает водителю без приложения достаточной мышечной силы повернуть колеса автомобиля в нужную сторону.

Исполнительный (распределительный) механизм

Он выполнен единым целым с корпусом рулевой рейки. К нему подводятся шланги от насоса ГУР. От него трубками или шлангами передается давление жидкости к гидроцилиндру рейки.

Распределительный механизм гидроусилителя в разрезе

Внутри него находится два вала – распределительный и торсионный. На последнем закреплен поворотный золотник. Торсионный вал отличается определенной гибкостью. При вращении «баранки» он закручивается, причем рейка остается неподвижной. При закручивании вала в корпусе распределительного механизма открываются определенные полости. Через них давление жидкости давит на ту или другую сторону гидравлического цилиндра усилителя. Происходит его смещение и движение рулевого механизма в нужном направлении.

Из чего состоит распределительный механизм гидроусилителя руля

Вращение торсиона относительно распределительного вала ограничено стопором. Он позволяет торсионному валу незначительно двигаться относительно распределительного вала. Если насос ГУР не работает, и нет давления жидкости, стопор дает возможность водителю вращать колеса без участия гидравлического усилителя.

Разберем схему работы распределительного механизма гидроусилителя руля. Существует три его положения – нейтраль, когда колеса прямо или рулевое колесо неподвижно, поворот влево и вправо.

Нейтральное положение

Условно говоря, в таком положении золотника распределительного механизма сливные и напорные отверстия остаются приоткрытыми. Жидкость от насоса ГУР равномерно поступает в обе полости цилиндра, часть её сливается обратно в бачок. С двух сторон гидроцилиндра создается одинаковое давление, поршень остается в нейтральном положении.

Схема работы распределительного механизма ГУР в нейтральном положении

Поворот влево

Поворачивая руль влево, закручиваем торсион. Проходное сечение между валом распределителя и поворотным золотником, внутри которого помещен торсион, увеличивается. Через открытую полость жидкость устремляется в левую часть гидравлического цилиндра, на схеме показано красным цветом. С той стороны повышается давление, цилиндр смещается вправо, увлекая за собой рейку, колеса поворачивают влево.

В этот момент в противоположной стороне цилиндра находится жидкость, которую нужно куда-то слить, потому что для её сжатия понадобится дополнительная сила и водителю тяжело повернуть руль влево. В этот момент в распределительном механизме открываются сливные полости, обозначенные желтой стрелкой. Она через них сливается обратно в расширительный бачок ГУР.

Движение жидкости в гидроусилителе при повороте руля влево

Если перестают вращать руль, вал распределительного механизма возвращается в нейтральное положение. Проходные сечения между валом распределителя и золотником становятся первоначальными. Гидравлическая схема гидроусилителя рулевого управления возвращается в исходное состояние, давление в обеих полостях цилиндра уравнивается, поршень прекращает движение.

Поворот вправо

Аналогичным образом происходит при повороте вправо. Золотник поворачивается в правую сторону относительно распределительного вала. Увеличиваются зазоры проходных сечений, жидкость поступает в правую часть цилиндра. Одновременно, через открытые сливные полости, она сливается из левой полости гидроцилиндра. Поршень двигается влево вместе с рейкой, осуществляется поворот колес в правую сторону.

Как работает гидроусилитель руля при повороте направо

Повернув «баранку» на определенный угол, и прекратив её вращение, вал распределительного механизма возвращается в нейтральное положение относительно золотника. Размеры проходных сечений возвращаются в исходные значения. Схема гидравлического усилителя переходит в начальное состояние, поршень перестает двигаться.

Как гидроусилитель выключается при повышении скорости автомобиля

На значительных скоростях автомобиля, необходимо отключать ГУР в целях безопасного управления машиной. Лёгкая «баранка» может привести к чрезмерной управляемости и большой чувствительности колес на малейшее отклонение рулевого колеса. Чтобы этого избежать в схеме гидроусилителя руля применяется несколько систем, изменяющих усилие в зависимости от числа оборотов двигателя или скорости машины.

ГУР с регулированием давления по числу оборотов

С увеличением количества оборотов двигателя, поток жидкости на выходе пластинчатого насоса уменьшается, как следствие – снижается давление. Ослабевает помощь гидроусилителя водителю.

Клапан регулирования давление гидроусилителя в насосе ГУР

В клапане регулирования выходного потока, расположенном в корпусе насоса ГУР, установлен дополнительный золотник. Находиться между клапаном формирования потока и проходным отверстием. Он уменьшает поток гидравлики на выходе из насоса путем уменьшения выходного сечения. Рассмотрим наглядный пример.

При низких оборотах мотора давление в камере «А» давит на золотник. Его недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины, он не смещается и проходное сечение не изменяется.

Как работает клапан регулирования давления гидроусилителя при малых оборотах мотора

По мере роста числа оборотов, давление в камере «А» возрастает. Оно продолжает давить на стенку золотника и преодолевает сопротивление возвратной пружины. Он смещается, перекрывая выходное отверстие. Поток гидравлической жидкости уменьшается. Это вызывает большую разницу давления в камерах «А» и «С», клапан управления потоком смещается влево, больше открывая выходное отверстие со стороны всасывания насоса. Это уменьшает давление, выходящее из насоса, поступающее в распределительный механизм ГУР.

Отключение гидроусилителя руля на высоких оборотах мотора

При дальнейшем росте числа оборотов двигателя, золотник больше перекрывает выходной канал. Полностью выходное отверстие не перекрывается, какими бы не были высокими обороты коленвала, в системе усилителя остается минимальное давление. Таким образом, минимизируется помощь гидроусилителя по мере роста числа оборотов двигателя.

ГУР с регулированием давления по скорости движения

Работа этой системы основана на датчике скорости автомобиля. Компьютер дает сигнал на электромагнитный клапан, установленный в распределительном механизме.

Внутри распределителя находится управляющая камера. По мере увеличения скорости авто, открывается электромагнитный клапан. Он подает гидравлическую жидкость в камеру распределителя. Внутри её повышается давление, препятствующее скручиванию торсиона. В результате руль становиться «тяжелее».

Как работает система отключения ГУР на высоких скоростях автомобиля

Существуют типы гидроусилителей, где на торсион влияет не давление в камере, а плунжер. По мере роста скорости автомобиля, давление давит на плунжер. Он толкает вал распределителя в направление, противоположное вращению рулевого колеса. Это увеличивает реактивное сопротивление на руле.

Как плунжер увеличивает реактивное сопротивление на руле на высокой скорости автомобиля

Насос ГУР

Он необходим для создания и поддержания заданного давления в системе. Существует два типа – шестеренчатый и пластинчатый. Последний тип устанавливается на большинстве современных автомобилях.

Он состоит из пластинок. Работает по принципу мельничного колеса. Соединен ременной передачей со шкивом коленвала. Поэтому производительность зависит от скорости вращения коленчатого вала мотора. Если оборотов недостаточно, водитель может ощущать неприятную упругость при вращении рулевого колеса.

Схема насоса гидроусилителя руля авто

Его конструкция не так проста, как все думают. В нем установлено несколько перепускных и запорных клапанов, регулирующих давление в системе гидроусилителя при больших оборотах двигателя. Но это тема отдельной статьи.

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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