Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает гидроусилитель руля

Гидроусилитель рулевого управления

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).

Наиболее совершенным с точки зрения потребительских свойств и конструкции является электрогидравлический усилитель руля. Преимуществами электрогидравлического усилителя являются компактность, возможность функционирования на неработающем двигателе, экономичность за счет включения в нужный момент. В конструкции данного гидроусилителя предусмотрена возможность электронного регулирования коэффициента усиления. Поэтому, наряду с комфортностью управления усилитель может обеспечить легкость маневрирования на малых скоростях, что недоступно обычному гидроусилителю.

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.

Принцип работы системы гур

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.
Читать еще:  Ваз 2109 замена передних тормозных колодок и тормозного диска

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

Добрый день!
Подскажите пожалуйста такой вопрос. У меня Ауди 100 84-года, рейка течёт через сальник (манжету) штока.
Рейку переберал, всё равно течёт, но меньше, и только при повороте руля налево, когда шток выходит через этот сальник (манжету).
Так же только при повороте налево из любого положения слышен гул (в рейке или в насосе, определить сложно).
Трубки подающие масло в цилиндр, крепятся банджо болтами: 10М1 с диаметром отверстия 1мм., 12М1.5 с диаметром отверстия 1мм., и 2 шт. 12М1.5 с диаметром отверстия 6мм. (Также имеются ещё болты с немного другими отверстиями).
Так вот эти болты я расположил так, чтобы на каждой трубке стояли болты с диаметром отверстия 1мм. Эти болты можно ещё поставить так, чтобы на одной трубке (подача масла для поворота руля налево) стояли болы с диаметром 1мм., а на второй трубке (подача масла для поворота руля направо) стояли болты с диаметром 6мм.
Как правильно расположить болты? Или на какой-то трубке должны стоять болты с большим диаметром, чем на второй?
Подача масла (поворот налево) идёт только через болт 10М1 с диаметром 1мм (имеется другой болт 10М1 с диаметром 5мм.), и обратка (та полость откуда масло течёт через сальник (манжет)) проходит через болт с диаметром 1 мм (но можно поставить болт с диаметром 6мм.).

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.

Принцип работы системы ГУР, насос ГУР, гидроусилитель 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.

Читать еще:  Не заводится в морозы”

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.

Как работает гидроусилитель руля? Его принцип и полное описание

Знать, как работает гидроусилитель руля очень важно для каждого автолюбителя, ведь именно он помогает облегчить весь процесс вождения. Удобная езда вместе с гидравлическим усилителем руля повышает безопасность. При отсутствии такого механизма автомобиль становится тяжело управляем, особенно в критические моменты заноса или разрыва шин.

Цель системы ГУР заключается, в исключении всевозможных аварийных ситуаций, преодолевать трудные преграды маршрутного пути. Это неоспоримое преимущество механической установки.

Перед ответом на вопрос, как работает гидроусилитель руля, можно немного вспомнить истории. В самом начале гидроусилители стали устанавливать на грузовые автомобили, так как их водителям часто нужно было усиленно вращать рулевое колесо. Такой фактор вызывал скорую утомляемость. В течении некоторого времени разработчикам удалось применить технологию уменьшенного оборота руля, с расчетом на максимальные углы разворота.

В конечном счете данное усовершенствование поспособствовало не только снять нагрузку в процессе вождения, но и понизить вибрационные удары на руки. Теперь, находясь в пути вместе с гидроусилителем, реакция на любые возникающие помехи существенно повышается.

Структура ГУР и принцип работы

Исходя из структуры, гидроусилитель состоит из таких компонентов:

  • бачок рабочей жидкости;
  • насос;

Недостатки и возможные проблемы гидроусилителя

Случается, что во время езды автомобиль может попасть в дорожные ямы или какие-нибудь выступы. Обычно в таких нестандартных ситуациях патрубки, отвечающие за сохранность давления жидкости в системе, выходят из строя.

Когда возникает подобная проблема, рекомендуется произвести замену вышеуказанных деталей, так как в штатном режиме гидроусилитель попросту не сможет нормально функционировать. Также сам насос, который занимается подачей жидкости в систему, в таких условиях, вполне способен выйти из строя.

Неисправность ГУР определяется легко — если для выполнения поворота рулем предпринимаются большие усилия, значит где-то нарушена герметичность системы. Разрыв соединяющих шлангов и потеря жидкости, являются основной причиной неисправности.

Крайне нежелательно использовать автомобиль с поврежденным гидроусилителем, ведь из-за этого пострадает все рулевое управление.

Автомобиль с гидроусилителем на дороге становится более подвижным, и это главное его преимущество. В городе механизм полностью себя оправдывает — на малых скоростях присутствует неплохая маневренность и стабильность в управлении. Такие качества могут многое рассказать о том, как работает гидроусилитель руля. Но, на трассе, когда машина набирает очень высокие обороты, как говорит большинство водителей, руль становится как бы «пустым».

Это объясняется тем, что в момент увеличения скорости, происходит пропорционально обратная связь. Дорога перестает чувствоваться водителем, создавая дискомфорт.

Гидроусилитель рулевого управления

В настоящее время все больше и больше легковых автомобилей оборудуются гидроусилителями рулевого управления. Собственно назначение гидроусилителя всем известно – эта система (или устройство) предназначена для облегчения поворота рулевого колеса. Ранее, гидравлической системой усиления оборудовались рулевые механизмы исключительно грузовых автомобилей и многих видов сельскохозяйственной техники. И делалось это отнюдь не ради комфорта, а ввиду того, что без гидроусилителя, повернуть рулевое колесо, например «КамАЗа», «Урала» или какого-либо сельскохозяйственного комбайна просто невозможно.

Управлять легковым автомобилем, система управления которого оборудована гидроусилителем, безусловно комфортно. Однако комфорт – не единственное предназначение усилителя. За счет того, что гидроусилитель берет на себя практически всю работу по повороту управляемых колес, автомобиль может быть оснащен рулевым колесом меньшего диаметра, и что самое важное – может быть уменьшено передаточное число рулевого механизма. Данное усовершенствование ведет к тому, что для поворота управляемых колес от упора до упора, рулевое колесо делает меньше оборотов. Автомобиль становится более отзывчив и маневрен.

Разновидности гидроусилителей

Забегая немного вперед, можно сказать, что гидроусилитель руля в стандартном исполнении не так уж и полезен при определенных обстоятельствах. Как уже было сказано, автомобиль с усилителем рулевого управления становится более маневрен и отзывчив на повороты руля. Конечно же, при маневрировании в городе, на стоянке, одним словом на малых скоростях, гидроусилитель приносит огромную пользу. Однако на трассе при большой скорости, руль становится «пустой» — как говорят многие водители. Пропорционально увеличению скорости уменьшается своеобразная обратная связь и водитель перестает «чувствовать» дорогу, что весьма актуально, например, в зимнее время.

Для устранения данного недостатка конструкторы предприняли попытку установки рулевой рейки с переменным передаточным отношением. Но такое решение не возымело должного эффекта, и на помощь пришла как всегда электроника. Появился электрогидроусилитель руля (ЭГУР). Основное устройство и принцип действия остались неизменны, но добавился электронный блок управления и исполнительный механизм – электроклапан. ЭГУР, пожалуй, является наиболее совершенной модификацией гидроусилителя, потому как в такой системе максимально сбалансированы комфорт и информативность руля.

Устройство гидроусилителя

Гидроусилитель руля в различных модификациях может быть установлен на любой рулевой механизм, но рассмотрим простейший и наиболее распространенный для легковых автомобилей вариант – реечный механизм. Система гидроусилителя состоит из следующих основных частей:

  • масляный насос;
  • золотниковый распределитель;
  • рабочий (силовой) цилиндр;
  • резервуар для рабочей жидкости (масла);
  • всевозможные трубки, переходники и соединительные шланги.

В случае с электрогидроусилителем в устройстве присутствует электронный блок управления (ЭБУ) и электромагнитный клапан.

Масляный насос чаще устанавливается на блок цилиндров двигателя и приводится во вращение посредством ременной передачи. Назначение насоса наверняка понятно и без объяснений – создание необходимого давления масла в системе гидроусилителя. Распределитель и силовой цилиндр чаще всего являются единым целым с рулевой рейкой.

Принцип работы гидроусилителя

При работе двигателя, масляный насос создает необходимое давление в системе и при отсутствии поворотов рулевого колеса, масло через обратный клапан распределителя просто циркулирует по системе. Но стоит повернуть руль, как рулевой вал сразу же воздействует на следящее устройство, роль которого чаще играет торсион. Следящее устройство в свою очередь воздействует на золотниковый механизм распределителя, который сообщает между собой нагнетающий канал масляной системы с каналом одной из двух полостей силового цилиндра, тем самым помогая повернуть на необходимый угол управляемые колеса.

В том случае если рулевое колесо вывернуто до упора, нагнетаемое насосом масло давит на поршень силового цилиндра, которому уже просто некуда перемещаться. Для предотвращения поломки насоса и разрыва гидравлических шлангов в распределителе имеется предохранительный клапан , который в этом случае начинает пускать масло в свободную циркуляцию по системе. Срабатывание предохранительного клапана можно отследить по характерному звуку, который особенно заметен на автомобилях отечественного производства.

Что касается ЭГУР то, как уже было сказано, в устройстве присутствует электромагнитный клапан, который управляется при помощи ЭБУ усилителя. Электронный блок управления считывает показания с определенных датчиков, которыми могут являться датчик скорости, угла поворота руля и частоты вращения коленвала двигателя. На основании показаний этих датчиков, ЭБУ плавно закрывает или открывает клапан, тем самым изменяя давление, подаваемое в полости силового цилиндра. Другими словами – при нулевой или относительно малой скорости движения, ГУР работает в полную силу, так как клапан открыт, при наборе скорости клапан постепенно закрывается, тем самым снижая давление масла, и руль становится более информативен .

Достоинства и недостатки ГУР

Конечно же, гидроусилитель во многом облегчает жизнь водителя, а особенно тех людей, которым приходится проводить за рулем довольно продолжительное время. Но, как это чаще всего случается, за удобство приходится платить. Все дело в том, что насос гидроусилителя работает постоянно , независимо от того, поворачивается руль или нет. А, как известно, прокачивание масла по системе, да еще и под определенным давлением требует немалых усилий. Отсюда следует, что насос постоянно забирает у двигателя определенную долю мощности .

Тем не менее, гидроусилитель в стандартном варианте без всяческих электронных регулировок коэффициента усиления устанавливается на многих бюджетных автомобилях и их владельцы вполне довольны его работой. Однако конструкторы не остановились после внедрения электрорегулировки давления масла, и на смену масляному насосу пришел насос с электрическим приводом. В этом варианте масляный насос приводится во вращение посредством электродвигателя, который в свою очередь меняет частоту вращения в зависимости от скорости автомобиля. Далее от гидравлики отказались вовсе, и появился электроусилитель рулевого управления.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Устройство автомобилей

Работа гидравлического усилителя руля

Принцип работы гидравлического усилителя рулевого управления и взаимосвязь элементов его конструкции рассмотрим на примере гидроусилителя руля автомобиля КамАЗ ( рис. 1 ).

При прямолинейном движении автомобиля золотник 18 и винт 13 находятся в нейтральном положении. Масло из насоса свободно проходит через золотник и обе полости силового цилиндра 6 и 23, и далее через радиатор 1 сливается в бачок насоса.

При повороте рулевого колеса направо ( рис. 1,а ) винт 1 вывертывается из гайки 6, а из-за сопротивления управляемых колес возникает сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом положении влево. Когда эта сила превысит усилие предварительного сжатия центрирующих пружин 4, винт вместе с золотником 12 сместится. При этом полость А силового цилиндра отсоединяется от линии слива, оставаясь при этом соединенной с линией нагнетания, а полость Б отсоединяется от линии нагнетания.
Рабочая жидкость поступит в полость А цилиндра и начнет оказывать давление на поршень-рейку, создавая дополнительное усилие на зубчатом секторе вала 7 сошки рулевого механизма, что способствует повороту управляемых колес.

При повороте рулевого колеса налево ( рис. 1,б ) винт с золотником 12 смещаются вправо, преодолевая усилие сжатия центрирующих пружин 4. Рабочая жидкость под давлением начнет поступать в полость Б, воздействуя на поршень-рейку 8, а полость А соединится с линией слива.
Поршень-рейка 8 под действием суммарного усилия, создаваемого водителем и рабочей жидкостью, повернет вал 7 сошки и далее через привод управляемые колеса.

Давление в полостях А и Б силового цилиндра при повороте увеличивается пропорционально повышению сопротивления колес. Одновременно возрастает давление в полостях между плунжерами 3.
В результате получаем динамическую взаимосвязь — чем больше сопротивление повороту колес, а следовательно чем выше давление масла в полости силового цилиндра, тем больше усилие, с которым золотник 12 стремится вернуться в среднее положение, а также усилие на рулевом колесе.
Таким образом обеспечивается силовое слежение.

Остановка рулевого колеса при повороте в любую сторону приводит к тому, что поршень-рейка 8, винт 1 и золотник 12 под действием центрирующих пружин 4 и перепада давления масла в полостях А и Б силового цилиндра сместятся в осевом направлении к среднему положению.
При этом золотник займет такое положение, при котором через щель для прохода масла в соответствующей полости цилиндра будет поддерживаться давление, необходимое для удержания управляемых колес в повернутом положении.
Таким образом обеспечивается кинематическое следящее действие усилителя рулевого управления.

При резком ударе или толчке со стороны колес во время движения, например при разрыве колеса, поршень-рейка 8 и винт 1 с золотником 12 сместится в осевом направлении.
При этом в результате перемещения золотника полость цилиндра, находящаяся с противоположной стороны, соединится с линией нагнетания насоса.
Возрастающее давление рабочей жидкости на поршень-рейку 8 уравновесит силу удара, и управляемые колеса не изменят своего положения, что позволит сохранить заданное направление движения и предотвратить возможную аварию.

При неработающем насосе, например во время буксировки автомобиля, управление автомобилем было бы очень затруднительно, так как находящаяся в полостях А и Б жидкость препятствовала бы перемещению поршня, и к рулевому колесу пришлось бы прикладывать значительное усилие, чтобы выдавливать ее в бачок насоса.
Поэтому обратный клапан плунжера 9 при повышении давления в любой полости во время перемещения поршня открывается и позволяет перетекать жидкости в противоположную полость, что облегчает поворот рулевого колеса.

Гидроусилитель руля: принцип работы и устройство 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).

Устройство гидро и электроусилителя руля

Типы рулевого механизма

Сначала — о рулевых механизмах. Один из них, знакомый по «Жигулям», носит название «червяк-ролик» из-за того, что его действие основано на использовании червячной шестеренчатой пары. Полное название — «винт-шариковая гайка-рейка-сектор». Такой механизм считается устаревшим.

Недостатки рулевого усилителя

Неоспоримое преимущество рулевого усилителя — облегчение работы рук при парковке, когда приходится совершать много оборотов баранки при максимальном усилии. Но усилитель обладает еще одним полезным свойством — он ослабляет передачу на руль ударов от неровностей дороги.

Недостатки? Владельцы автомобилей с ГУР часто жалуются на отсутствие или нехватку реактивного усилия на руле. В этом виноват гидроусилитель — он слишком активно помогает водителю, убирая ту толику возвращающего усилия, которая обеспечивает «чувство автомобиля».

Чтобы добиться хорошей информативности рулевого привода и одновременно не сделать баранку тугой, нужно увязать массу факторов: производительность насоса, геометрию передней подвески, углы установки колес, параметры задней подвески, характеристики шин и даже жесткость кузова на скручивание. Поэтому, безупречные с этой точки зрения автомобили попадаются редко и многие фирмы жертвуют информативностью в пользу комфорта.

Гидроусилитель руля — ГУР

Исполнительный механизм гидроусилителя, как правило, выполнен заодно с рулевым механизмом — их называются интегральными. В качестве рабочей жидкости в гидроусилителях иномарок используется масло ATF — то же, что и в автоматических коробках передач.


Реечный рулевой механизм с гидроусилителем. Если рулевые тяги располагаются по бокам рейки, то поршень размещается посередине корпуса. А если тяги крепятся к центральной части рейки, то поршень выносят вбок.
Насос ГУР, приводимый ремнем от коленвала, засасывает из бачка масло и нагнетает под высоким давлением в 50-100 атм в распределитель. Задача распределителя — отслеживать усилие на руле и дозировано помогать поворачивать управляемые колеса. Для этого используют следящее устройство — чаще всего торсион, встроенный в разрез рулевого вала.

Электроусилитель руля — ЭУР

Это усилители руля, в которых не осталось гидравлики! На торсионе стоит датчик и в зависимости от его сигнала электроника подает ток нужной полярности и силы на обмотки электромотора, связанного с рулевым механизмом через червячную передачу. А по сигналам от датчика скорости можно изменять характеристику усилителя в соответствии с любой заложенной в память блока зависимостью.

Преимущества:

  • независимость работы усилителя от оборотов двигателя и температуры;
  • информативность — самонастройка усилителя руля к скорости автомобиля;
  • надежность — отсутствие шлангов, ремней, сальников, жидкостей;
  • не требует обслуживания (замены и доливки рабочей жидкости);
  • выше симметричность руля — отсутствие разницы усилия в левом и правом положении.

Усилитель руля потребляет энергию только при вращении руля, в отличие от гидроусилителя, когда рабочая жидкость всегда гоняется по трубам, на что тратится дополнительная энергия. Коэффициент полезного действия электродвигателя выше КПД гидронасоса.

Электроусилитель в зависимости от массы и компоновки автомобиля.
1 — рулевая колонка; 2 — электроусилитель с червячной передачей и электронным блоком управления; 3 — промежуточный вал; 4 — реечный рулевой механизм; 5 — следящее устройство с торсионом; 6 — блок управления; 7 — электропривод с механизмом винт—шариковая гайка—рейка
Вариант для авто малого класса — усилитель встроен в рулевую колонкуВариант для автомобилей среднего классаВариант для авто большого класса — электропривод усилителя интегрирован с рулевой рейкой

Рулевой механизм с переменным отношением

А нельзя ли изменять передаточное отношение усилия на руле? Ведь около нулевого положения баранки, когда едешь по прямой на высокой скорости, излишняя острота рулевого управления — мешает, заставляя водителя напрягаться. А при парковке или развороте, наоборот, хотелось бы иметь передаточное отношение поменьше — чтобы поворачивать руль на меньший угол.

Для этих целей используется рейка с переменным профилем: в около нулевой зоне зубья треугольные, а ближе к краям — трапецеидальной формы. Шестерня входит с ними в зацепление с разным плечом, что помогает изменить передаточное отношение.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector