Принцип работы гидроусилителя руля

• 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.

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.

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

Функции и назначение ГУР

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

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

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

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.

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.

Комментарии

Есть предположение, что обратка, из той полости (она кстати большая по объёму) откуда течёт масло через сальник (манжет)(при повороте налево), должна выходить через болты с большим диаметром отверстия. Но так же и подача масла (при повороте направо) будет осуществляться через большое отверстие, а вот обратка будет через маленькое.

Подскажите как поступить с этими болтами? Мне кажется, что из-за них эта течь и гул.

Кастер (продольный наклон шкворня назад/вперед):
под этим следует понимать наклонное положение поворотной оси в продольном
направлении автомобиля. Это также помогает стабилизировать прямолинейное
движение по инерции и предотвращать вибрацию колес. Кроме того, благодаря
продольному наклону происходит возвращение рулевого управления после поворотов.

Управление транспортными средствами, особенно это касается тяжелых грузовиков и тракторов, за счет мускульной силы водителя зачастую бывает просто невозможным. Для снижения величины мышечного усилия при управлении машиной, а также в целях создания комфортных условий работы водителя, снижения его утомляемости автомобили и трактора оборудуются усилителем руля.

Усилитель рулевого управления

Управление транспортными средствами, особенно это касается тяжелых грузовиков и тракторов, за счет мускульной силы водителя зачастую бывает просто невозможным. Для снижения величины мышечного усилия при управлении машиной, а также в целях создания комфортных условий работы водителя, снижения его утомляемости автомобили и трактора оборудуются усилителем руля.

Классификация усилителей по типам проивода:

— механический — за счет увеличения передаточного числа (по сравнению с обычным);

— пневматический — сейчас практически не используется;

Наиболее широко сегодня применяются гидравлический и электрогидравлический усилители руля. Оба типа имеют много общего и отличаются, по большому счету, лишь приводом гидравлического насоса, то есть, можно сказать, что электрогидроусилитель рулевого управления (ЭГУР) — лишь разновидность гидроусилителя рулевого управления (ГУР).

Устройство гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля — изолированная гидросистема, состоящая из следующих составных частей (Рис. 1):

Рис. 1. Принципиальная схема гидроусилителя руля

— компенсационный бачек рабочей жидкости;

Гидроцилиндр — двойного действия (передает усилие в двух направлениях). Он интегрирован в рулевую рейку, передает усилие на рулевые тяги.

Золотник (распределитель) монтируется на рулевой колонке, реагирует на повороты руля.

Привод насоса осуществляется от двигателя автомобиля или электродвигателя.

Регулятор давления — это перепускной клапан. Он сливает избыток рабочей жидкости, минуя золотник.

Насос ГУР — устройство, принцип действия

Назначение насоса ГУР — обеспечение циркуляции и поддержание давления рабочей жидкости в гидросистеме.

Насос приводится в движение от коленчатого вала силовой установки транспортного средства посредством ременной или зубчатой (на грузовиках и тракторах) передачи. Таким образом, гидропривод функционирует, пока работает двигатель.

В гидроприводе рулевого управления используются насосы двух типов:

— пластинчатый (лопастной или шиберный).

Пластинчатые насосы имеют высокую производительность, они надежные и просты в обслуживании. Поэтому они получили широкое распространение.

Рассмотрим устройство и принцип действия пластинчатого насоса.

Насос состоит из таких основных деталей (см. рис. 2):

Рис. 2. Устройство пластинчатого насоса ГУР

На наружном конце вала, опирающегося на подшипники качения, крепится ременный шкив. На противоположном, шлицевом конце вала смонтирован ротор, в пазах которого свободно установлены пластины (лопасти).

К корпусу крепится статор, имеющий внутреннюю поверхность сложной формы.

При вращении ротора за счет центробежной силы пластины выдвигаются из пазов и образуют замкнутые камеры.

На участке всасывания, там, где объем камер при вращении ротора увеличивается, в них попадает из магистрали рабочая жидкость, которая на участке нагнетания при уменьшении объема камер и повышении давления выбрасывается в напорную магистраль через выходной патрубок. Таким образом обеспечивается непрерывный, без пульсаций, поток рабочей жидкости.

Это можно проиллюстрировать схемой на рис. 3.

Рис. 3. Работа пластинчатого насоса ГУР

Если давление в системе превышает допустимое, перепускной клапан сбрасывает излишки рабочей жидкости в компенсационный бачек.

На автомобилях применяются два вида насосов:

Одноконтурные насосы работают исключительно на ГУР. Они менее мощные, чем двухконтурные, их устройство проще, они дешевле.

Двухконтурные насосы обслуживают также и гидроподвеску. Они гораздо дороже и более производительные.

Компенсационный бак может устанавливаться непосредственно на насосе, или отдельно. Чаще бак располагают в моторном отсеке, используя подкапотное пространство. Это значительно облегчает обслуживание ГУРа.

Особенности функционирования ГУР

Пока работает силовая установка транспортного средства, работает и насос ГУР. При прямолинейном движении машины рабочая жидкость циркулирует от насоса к золотнику, от него — в компенсационный бак. То есть насос работает с минимальной нагрузкой. При повороте руля золотник направляет поток рабочей жидкости в гидроцилиндр, поворачивая колеса.

Таким образом, детали насоса ГУР изнашиваются даже на холостом ходу. Несмотря на хорошие смазывающие качества рабочей жидкости и высокую надежность всей конструкции, со временем износ дает о себе знать, и насос приходится заменять.

Система ЭГУР

Электродинамический гидроусилитель руля отличается от обычного ГУРа наличием электронасоса, питающегося от бортовой электросети автомобиля.

Рис. 4. Электрогидроусилитель руля

Система ЭГУР имеет в своем составе датчики движения. Именно их показания указывают на необходимость включения или отключения насоса в нужные моменты. Таким образом ресурс насоса расходуется гораздо экономнее. Еще одно преимущество — компактность, связанная с отсутствием громоздкой ременной передачи. Недостаток — более высокая цена.

Насос ЭГУР

Насос для ЭГУР выполнен в виде насосного агрегата — компактного блока, который объединяет в себе насос, электромотор и компенсационный бачек. Насосный агрегат оснащен электронным блоком управления.

Рис. 5. Насос для ЭГУР

Преимущества электрогидравлического насоса — отсутствие ременной передачи, а также меньший износ деталей — ведь чистое время его работы меньше, чем обычного гидронасоса. Есть и недостатки — высокая цена и зависимость от работы бортовой системы электроснабжения.

Возможные неисправности ГУР

Проявляются неполадки в системе гидроусилителя по-разному. Основные признаки такие:

— обратные толчки на рулевом колесе;

— затрудненное проворачивание руля в одну или обе стороны;

— посторонний шум при работе;

— нечеткая работа руля.

Причин появления подобных неполадок может быть много. Это и изношенный либо слабо натянутый ремень привода насоса, завоздушивание гидросистемы, потеря герметичности и связанное с этим падение уровня рабочей жидкости, и некачественная либо пришедшая в негодность рабочая жидкость. Если вышел из строя насос, вердикт однозначный — замена. И чем раньше, тем лучше, так как работа гидросистемы с неисправным насосом чревата выходом из строя других элементов.

Как продлить жизнь насосу?

Насос ГУР — агрегат надежный и долговечный, он не требует сложного обслуживания. Даже при полном отказе насоса движение на автомобиле можно продолжать. Правда, для управления машиной придется прикладывать больше усилий.

Для того, чтобы насос ГУР не подводил и служил как можно дольше, следует выполнять ряд рекомендаций специалистов:

1. Проверяйте состояние и степень натяжения приводного ремня. Появление биения рулевого колеса, особенно в начале движения — первый признак недостаточного натяжения ремня.

2. Поддерживайте необходимый уровень рабочей жидкости в компенсационном бачке. Выбирайте только ту жидкость, которая рекомендована производителем.

3. Регулярно проверяйте состояние агрегатов гидросистемы ГУР. Своевременно устраняйте нарушение герметичности в местах подтекания рабочей жидкости. В гидросистеме она выполняет, помимо прочего, и функцию смазывания трущихся сопряжений. Снижение уровня рабочей жидкости ниже предельно допустимого может привести к ускоренному износу деталей насоса и быстрому выходу его из строя.

4. Контролируйте состояние пыльников, сальников, предохраняющих систему от попадания грязи. Загрязненная рабочая жидкость наносит непоправимый вред сопряжениям насоса и других агрегатов.

5. Регулярно осматривайте шланг, штуцеры и их соединения. Не допускается перекручивание шлангов, чрезмерное их провисание, расслоение оплетки, окисление штуцеров и хомутов.

Вращаясь, пластинки черпают масло и, подгоняемые давлением, которое вырабатывает насос, подают его через распределительную часть в гидроцилиндр. Давление внутри насоса провоцируется специализированным клапаном. Мощность этого давления может достигать примерно 100 бар.

Принцип работы гидроусилителя руля

Предназначение гидроусилителя — существенно облегчить физические усилия водителя при непосредственном манипулировании рулём.

К основным функциям системы ГУР относятся:

• манёвренность. Система гидравлического усилителя позволяет уменьшить число совершаемых поворотов руля, когда есть потребность переместить его из крайних положений;
• уменьшение силы удара, приходящегося на руль, при движении по неровной поверхности, а также при контакте с преградами, например, камнями;
• сохранение работоспособности рулевого механизма при поломке усилителя.

Принцип работы гидроусилителя зависит от положения колёс автомобиля. Так, если машина стоит без движения, а её колеса направлены прямо, то усилитель в этот момент находится в неработающем состоянии, а жидкость размеренно циркулирует внутри системы. Вращение руля передаёт крутящий момент на вал распределителя, затем на торсион. Сила трения не позволяет осуществить поворот колёс, поэтому поворотный золотник в такой ситуации остаётся без движения.

Распределительный вал движется вдоль золотника и открывает клапан для прохождения жидкости в один из цилиндров ГУР. Подача жидкости в конкретный цилиндр зависит от стороны, в которую поворачиваются колёса (вправо-влево). Через обратный трубопровод масляное средство из цилиндра переходит в бачок. Колёса осуществляют поворот за счёт давления, которое оказывает масло на поршень, а также шток, приводящие в движение рулевую рейку.

Если движение машины остановлено, а колёса при этом повёрнуты в сторону, то рулевая рейка продолжает двигаться и вращать поворотный золотник. В результате золотник выравнивается вдоль распределительного вала. После этого вал принимает среднее положение, а жидкость перестаёт работать и просто продолжает качаться насосом, распределяясь по системе.

Когда руль машины находится в одном из крайних положений, распредвал не принимает нейтральную позицию, из-за чего жидкость начинает циркулировать прямо внутри насоса. В этот момент гидроусилитель начинает шуметь, так как на него оказывается большое давление. Чтобы привести усилитель в рабочее состояние, нужно изменить положение колёс. ГУР не работает без продольной тяги, так как без неё возможен поворот только одного колеса.

Гидравлический узел управления является исполнительным механизмом усилителя руля. Он включает торсион с поворотным золотником и распределительной гильзой и силовой цилиндр с поршнем.

Гидроусилителем рулевого управления (обиходное название – гидроусилитель руля) называется конструктивный элемент рулевого управления автомобиля, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса создается с помощью гидравлического привода. Гидроусилитель руля является самым распространенным видом усилителя рулевого управления.

Простейший гидроусилитель руля имеет привод гидронасоса от коленчатого вала двигателя. У такого усилителя производительность прямо пропорциональна частоте вращения колнечатого вала двигателя, что противоречит реальным потребностям рулевого управления (при максимальной скорости движения требуется минимальный коэффициент усиления, и наоборот).

Электрогидравлический усилитель рулевого управления состоит из насосного агрегата, гидравлического узла управления и системы управления.

Насосный агрегат представляет собой объединенный блок, включающий гидравлический насос, электродвигатель насоса и бачок для рабочей жидкости. На насосный агрегат устанавливается электронный блок управления.

Гидравлический насос может быть лопастного или шестеренного типа. Наиболее простым и надежным является шестеренный насос.

Гидравлический узел управления является исполнительным механизмом усилителя руля. Он включает торсион с поворотным золотником и распределительной гильзой и силовой цилиндр с поршнем.

Гидравлический узел управления объединен с рулевым механизмом. Шток поршня силового цилиндра является продолжением рейки рулевого механизма.

Система управления обеспечивает работу гидроусилителя. На современных автомобилях используется электронная система управления, которая обеспечивает регулирование коэффициента усиления в зависимости от скорости поворота рулевого колеса и скорости движения автомобиля. Усилитель с такими характеристиками называется адаптивным усилителем рулевого управления.

На автомобилях концерна Volkswagen и BMW электронная система управления гидравлическим усилителем руля имеет торговое название Servotronic.

Система Servotronic включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительное устройство.

Входными датчиками системы являются датчик усилителя руля (датчик угла поворота рулевого колеса – на автомобилях, оборудованных ESP), датчик спидометра. Помимо датчиков, система использует информацию о частоте вращения коленчатого вала двигателя, поступающую от системы управления двигателем.

Электронный блок управления гидроусилителем руля принимает и обрабатывает сигналы датчиков и в соответствии с установленной программой воздействует на исполнительное устройство.

В разных модификациях системы Servotronic используются следующие исполнительные устройства: электродвигатель насоса, электромагнитный клапан в гидросистеме. В первом случае изменение производительности гидроусилителя осуществляется за счет изменения скорости вращения электродвигателя. Во-втором, за счет изменения проходного сечения гидросистемы (открытие-закрытие клапана).

Работа гидроусилителя руля

При прямолинейном движении автомобиля гидравлический узел управления обеспечивает циркуляцию жидкости по кругу (от насоса по каналам напрямую в бачек).

При повороте рулевого колеса происходит закрутка торсиона, которая сопровождается поворотом золотника относительно распределительной гильзы. По открывшимся каналам жидкость поступает в одну из полостей (в зависимости от направления поворота) силового цилиндра. Из другой полости силового цилиндра жидкость по открывшимся каналам сливается в бачек. Поршень силового цилиндра обеспечивает перемещение рейки рулевого механизма. Усилие от рейки передается на рулевые тяги и далее приводит к повороту колес.

При осуществлении поворота на небольшой скорости (при парковке, маневрах в ограниченном пространстве) гидроусилитель руля работает с наибольшей производительностью. На основании сигналов датчиков электронный блок управления увеличивает частоту вращения электродвигателя насоса (обеспечивает открытие электромагнитного клапана). Соответственно увеличивается производительность насоса. В силовой цилиндр интенсивнее поступает специальная жидкость. Усилие на рулевом колесе значительно снижается.

С увеличением скорости движения частота вращения электродвигателя насоса снижается (срабатывает электромагнитный клапан и уменьшает поперечное сечение гидросистемы).

Работа гидравлического усилителя осуществляется в пределах поворота рулевого колеса и ограничивается предохранительным клапаном.

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

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.

Чтобы избежать преждевременной замены деталей системы необходимо своевременно выполнять замену масла и фильтрующий элемент в бачке. Замена должна производиться не реже одного раза в два года.

Не сложно догадаться, что одним из ключевых элементов в системе гидроусилителя является золотник. Именно от его положения зависит процесс работы тех или иных элементов. Принцип и схема работы гидроусилителя с роторным или осевым движением золотника не имеют значительных отличий.

Рассмотрим некоторые важные рекомендации по эксплуатации данного устройства.

Чтобы создать необходимые условия для правильной работы ГУР, необходимо правильно эксплуатировать транспортное средство, а также следить за некоторыми элементами гидроусилителя.

Чтобы избежать преждевременной замены деталей системы необходимо своевременно выполнять замену масла и фильтрующий элемент в бачке. Замена должна производиться не реже одного раза в два года.

Категорически запрещено использовать автомобиль, если насос для подачи рабочей жидкости вышел из строя. Это может привести к скоропостижному износу распределителя и остальных элементов рулевого управления, так как их работа невозможна в данном режиме. Желательно, при малейшей неисправности, отказаться от использования транспортного средства и как можно скорее заняться его ремонтом.

Так как большинство современных автомобилей оборудованы гидроусилителем, то крайне, необходимо знать все об этом механизме.

Устройство насоса гидроусилителя руля обуславливает его надежность.

Насосы ГУР устроены примерно одинаково:

Устройство насоса гидроусилителя подразумевает также датчик давления, который контролирует работу насоса: если агрегат не работает, устройство направляет поток масла в обход.

Устройство насоса ГУР

Особенности устройства и работа насоса гидроусилителя

Пластинчатые насосы отличаются высоким коэффициентом полезного действия и практически не ломаются, если вовремя менять масло.

Устройство насоса гидроусилителя руля обуславливает его надежность.

В современных лопастных насосах полостей высокого и низкого давления по две — за один оборот вала всасывание и нагнетание происходит дважды.

Ротор и статор насоса ГУР

Насос гидроусилителя с эллиптическим статором выбран автопроизводителями не случайно: за счет формы статора ротор агрегата разгружен от действия сил давления, а значит медленнее изнашивается и служит гораздо дольше.

Сам по себе насос ГУР не требует специального ухода или систематического ТО. В насосах “солидного возраста” или в неухоженных агрегатах могут износиться внутренние детали: вал, пластины, статор, подшипники. Поэтому важно периодически осматривать агрегат, регулировать натяжение приводного ремня, менять уплотнительные элементы и обязательно своевременно менять масло. А также следить за работой всей системы гидроусилителя.

Гидравлический усилитель рулевого колеса состоит из нескольких элементов, соединенных между собой маслопроводами:

Принцип действия усилителя

Главная особенность ГУР состоит в том, что система включается в работу сразу после запуска двигателя авто, поскольку вал насоса вращается синхронно с коленвалом силового агрегата. Пока водитель не трогает руль, создаваемое в маслопроводах давление сбрасывается в расширительный бачок. Принцип работы гидроусилителя руля заключается в преобразовании давления жидкости, создаваемого насосом, в механическую работу, совершаемую поршнем гидроцилиндра. ГУР функционирует по такому алгоритму:

Если повернуть рулевое колесо до упора и при этом увеличить обороты двигателя нажатием на педаль газа, то давление в контуре ГУР возрастет до максимума, что может привести к протечке сальников и разрыву шлангов. Поэтому производители автомобилей с гидроусилителем не рекомендуют держать руль в крайнем положении дольше 5 сек.

Если в силу различных причин двигатель заглохнет или откажет гидроусилитель руля, то у автомобилиста сохранится контроль над передними колесами. Правда, для поворачивания баранки придется прилагать значительные усилия.

Несмотря на все удобство, такое устройство имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это ременная передача, которая отбирает у двигателя определенную величину мощности и некоторая часть его КПД затрачивается на приведение в действие насоса. Таким образом, ГУР увеличивает расход топлива автомобиля и снижает его мощность.

Как работает усилитель рулевого управления + Видео

После запуска двигателя, масляный насос начинает вращаться и создает давление внутри системы. Если руль стоит прямо, то жидкость просто циркулирует по системе, минуя золотниковую часть устройства. Однако, после поворота руля в какую либо сторону, рулевой вал воздействует на специальный торсион, который открывает золотник в какую-либо сторону. Таким образом, в работу начинает входить одна из полостей рабочего цилиндра, что упрощает усилие, прилагаемое на руль, колеса начинают поворачиваться быстрее.

Как только руль выворачивается до упора, масло достигает пиковой величины давления, оказываемого на рабочий цилиндр. В этом случае, чтобы избежать повреждений, срабатывает специальный клапан, который открывается и выпускает всю рабочую жидкость в свободную циркуляцию внутри системы. После возврата руля в исходное положение, клапан запирается, и рабочий цилиндр давит уже в другую полость, делая поворот руля быстрее.

Недостатки

Несмотря на все удобство, такое устройство имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это ременная передача, которая отбирает у двигателя определенную величину мощности и некоторая часть его КПД затрачивается на приведение в действие насоса. Таким образом, ГУР увеличивает расход топлива автомобиля и снижает его мощность.

Кроме того, гидроусилитель нуждается в тщательном уходе, потому как его неожиданный отказ воспринимается водителем, как клин рулевого колеса. Понимая это не сразу, неопытные шоферы бросаются в панику и допускают случайные столкновения с определенными препятствиями. Прежде всего, нужно поддерживать постоянную затяжку хомутов гидросистемы, а, во-вторых, менять жидкость ГУР два раза в год и следить за состоянием гидронасоса.

Бачок с рабочей жидкостью должен быть обязательно заполнен ею до необходимого уровня, иначе давление будет слишком избыточным или недостаточным.