Vetaif.ru

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

Гидроусилитель руля устройство и принцип работы

ГУР: что это такое в автомобиле

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

Конструкция механизма

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

  • насос, чей ротор приводится в движение ременной передачей от коленчатого вала двигателя;
  • распределитель, направляющий усилие в нужную сторону;
  • гидроцилиндр с поршнем, жестко связанный с рулевым механизмом (рейкой или тягами);
  • расширительный бачок с запасом гидравлической жидкости (масла).

Насос располагается неподалеку от шкива коленчатого вала и соединен с ним приводным ремнем. В зависимости от конструкции авто этот же привод может крутить вал генератора и помпы. Управляющий клапан, он же — распределитель встроен в механизм рулевого вала и реагирует на поворот баранки в ту или иную сторону благодаря специальному устройству – торсиону.

Местонахождение гидроцилиндра зависит от типа рулевого механизма. В большинстве автомобилей он вмонтирован в рейку и представляет собой поршень, толкающий ее в необходимом направлении. В машинах с червячным приводом руля (так называемой рулевой колонкой) цилиндр – это отдельный агрегат. К нему присоединены тяги, отвечающие за поворот передних колес.

Перечисленные элементы объединены в одну систему патрубками, рассчитанными на высокое давление, по которым циркулирует рабочее тело – масло. Его запас находится в расширительном бачке, установленном в наиболее высокой точке системы.

Виды и их конструктивные особенности ГУР

Ещё кое-что полезное для Вас:

Видео: Устройство гидроусилителя руля.

Существует несколько видов гидроусилителей, отличающихся по своей конструкции:

  • раздельный;
  • комбинированный;

ГУР с раздельной конструкцией применялся на ряде грузовиков. Особенностью его являлось то, что распределитель устанавливался на рулевом механизме, а вот гидроцилиндр устанавливался отдельно и был поршнем связан с рулевой трапецией посредством рычага. При повороте рулевого колеса золотник распределительного устройства подавал жидкость в требуемую полость, и поршень, перемещаясь, тянул или толкал рычаг рулевой трапеции.

На легковых же авто распространение получила комбинированная конструкция гидроусилителя. Ее особенность заключается в том, что распределитель и гидроцилиндр входят в конструкцию рулевого механизма.

При этом поршень цилиндра располагается непосредственно на рулевой рейке.

При повороте колес в определенную сторону, золотник, смещаясь, открывает нужные каналы, жидкость поступает в требуемую полость и давит на поршень, тот смещается вместе с рейкой.

Принцип работы

Чтобы иметь хотя бы примерное понятие об устройстве и работе гидроусилителя, лучше всего рассмотреть несколько наиболее частых ситуаций, когда она приводится в действие. Например, машина с заведенным мотором просто стоит. В такой позиции система ГУР никаких действий не предпринимает: гидравлическая жидкость перекачивается помпой по шлангам из бачка и беспрепятственно возвращается обратно.

Часто встречающаяся ситуация №2 – водитель вращает рулевое колесо во время движения. В этот момент задействуется вал, на который поступает крутящий момент от рулевого колеса, далее он передается на торсион. Этот элемент, в свою очередь, начинает закручиваться относительно собственной оси. Причем поворотный золотник не срабатывает, и гидравлическая жидкость подается в гидроцилиндр под высоким давлением, оказывая воздействие на поршень со штоком. В итоге шток давит на рулевую рейку, и та перемещается в соответствии с усилием, заданным водителем за счет поворота руля. В итоге поворачиваются и сами колеса.

Специалисты утверждают, что система оказывается в самой трудной ситуации №3 – если водитель на неподвижном автомобиле до упора выворачивает «баранку» либо просто удерживает ее под определенным углом в одном и том же положении. Такие манипуляции приводят к тому, что распределитель не способен вернуться в исходное положение, и гидравлическая помпа находится под максимальной нагрузкой. При этом довольно часто снижается комфортность вождения: появляются вибрации, шум, руль может бить в руку и пр. неприятные моменты. Однако они сразу же перестают себя проявлять, как только колеса выравниваются, и автомобиль начинает двигаться.

Читать еще:  Как снять блок управления печкой приора

Устройство и работа гидроусилителя руля продуманы таким образом, чтобы при выходе из строя одного из его компонентов рулевое управление продолжало работать в стандартном режиме. С той лишь оговоркой, что вращать руль в нештатных ситуациях приходится все-таки с большим усилием.

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.

Преимущества и недостатки гидроусилителя рулевого управления

ГУР имеет как преимущества, так и недостатки. К плюсам системы можно отнести следующие.

  • значительное облегчение поворота рулевого колеса;
  • уменьшение числа витков руля, которое необходимо для выполнения поворота;
  • смягчение толчков и ударов, поступающих с колес.

А вот основные минусы ГУР.

  • Отъем мощности у двигателя. Часто мощности мотора уходит на приводной ремень, который обеспечивает работы насоса. Из-за этого тяга становится хуже (хотя и не на много).
  • Увеличение расхода топлива. Этот минус вытекает из первого. Любой дополнительный агрегат, приводящийся в движение двигателем, требует дополнительного расхода горючего.

Третий минус касается ГУРов, которые не регулируются с помощью электронного блока управления (а такие до сих пор часто встречаются на многих моделях автомобилей эконом-класса). Поскольку уровень давления в системе напрямую зависит от оборотов мотора, то на малой скорости руль вращать значительно труднее, чем на большой. Это нужно учитывать при управлении транспортным средством, так как привычный поворот при движении на скорости может привести к попаданию в кювет.

Работа устройства в целом и отдельных его узлов

Общий принцип действия заключается в отборе мощности от двигателя, преобразования её в работу за счёт создания значительного давления на поршень и его перемещения согласно с направлением, заданным водителем. Отсюда и назначение отдельных составных частей.

Читать еще:  Схема подключения автосигнализации cenmax

Гидравлический насос

Работа всех деталей насоса происходит в среде высококачественного специализированного масла с известными характеристиками. Поэтому обычно используется принцип организации с пластинчатым ротором. Высокая долговечность обеспечивается хорошими смазывающими свойствами рабочей жидкости.

Ротор насоса приводится во вращение ременным приводом от шкива коленвала. Передаточное число привода определяется отношением диаметров ведущего и ведомого шкивов и определено конструктивно для нормальной работы во всём диапазоне оборотов двигателя. Обычно это один из ремней с передней части мотора, или общий единый ремень привода всех вспомогательных агрегатов с натяжными и обводными роликами.

В пазах ротора расположены свободно посаженные пластины, которые при вращении повторяют форму эллипсного статора, перемещая жидкость с изменением объёма полостей между пластинами. Масло несжимаемо, поэтому выдавливается в направлении выходного патрубка. Давление ограничивается сочетанием расхода через рабочий цилиндр и редукционный клапан, предохраняющий узел от перегрузок. Иногда используется обратная связь через датчик давления.

Накопительный бачок

Резерв жидкости хранится в бачке, размещённом в верхней части системы усиления для создания естественного напора жидкости во входную часть насоса. Сюда же выводится обратная магистраль слива масла после насоса и исполнительного цилиндра. Наличие такого прозрачного накопителя позволяет следить за уровнем жидкости, для чего там имеются соответствующие метки. Если бачок непрозрачен, то он снабжается щупом или внутренними метками. Для отсеивания возможных загрязнений при доливе жидкости в бачке установлена мелкая сетка.

Клапан-распределитель

С точки зрения работы автоматики управления гидросистемой клапан-распределитель является важным центральным узлом всей системы. Именно он определяет направление и величину усилия, добавленного к воздействию рук водителя на рулевое колесо. Его точная работа гарантирует как степень усиления и лёгкость вращения руля, так и не менее важные характеристики обратной связи:

  • возвращающее усилие руля в нейтральное положение;
  • сигнализация водителю о скольжении управляемых колёс в повороте по снижению сопротивления на руле;
  • демпфирование колебаний и снижение силы ударов от дорожных неровностей через обод руля на руки водителя.

Клапан работает в паре с торсионом рулевой колонки. Последний представляет собой относительно гибкий на скручивание металлический стержень, к концам которого подсоединены два золотника клапана. Они могут смещаться друг относительно друга по дуге окружности или в продольном направлении через механизм превращения вращательного движения в поступательное. Это чисто конструктивные отличия, на принцип работы не влияющие.

При повороте руля реакция со стороны колёс создаёт встречное усилие. К торсиону прикладывается скручивающий момент, который создаёт взаимное угловое смещение концов стержня. Клапан, который в отсутствие подобного смещения свободно возвращал жидкость в обратную магистраль, не создавая дополнительного давления на одну из сторон поршня гидроцилиндра, начинает ограничивать его с одной стороны и добавлять с другой. На поршень действует сила, с которой он давит на рейку или сошку с нужной стороны, точно с той, куда и приложено усилие от рулевой колонки. Нужная для поворота колёс сила от водителя будет уменьшена, руль станет легче крутить. Чем больше закручен торсион, тем помощь больше.

Подводящие и отводящие шланги

Магистрали, по которым циркулирует жидкость, выполнены в виде многослойных армированных шлангов высокого давления в напорной части и низкого в обратке. Соответственно и уплотнения шлангов на патрубках узлов разное, если обычный закреплён винтовым или пружинным хомутом, давление тут небольшое, то нагнетающий может испытывать его величину до сотни атмосфер. Наконечники выполнены аналогичным тормозным шлангам способом, массивными металлическими штуцерами со сквозным полым крепёжным болтом и двумя прокладками из мягкого металла. Упрощать подобные соединения нельзя, шланг сорвёт, и жидкость будет мгновенно выбита из системы.

Используемая жидкость

Часто ремонтники пытаются применять аналогичную по вязкости жидкость для автоматических коробок передач. Делать это нежелательно, если нет прямых указаний от изготовителя. Дело в том, что требования к маслу, во многом идентичные, всё же различаются. Масла типа ATF, используемые в классических гидроавтоматах, имеют ограничения по работе в системе фрикционов, где снижать трение чрезмерно недопустимо, муфты не смогут полностью замыкаться при разумных давлениях. Ничего подобного в насосах ГУР не требуется, более того, подобные свойства можно считать вредными и снижающими ресурс. Поэтому разумно будет применять именно специализированные жидкости для ГУР типа PSF, Power Steering Fluid.

Читать еще:  Как проверить рабочий ли стартер

Примеры работы ГУР в различных ситуациях

Если автомобиль не движется, а руль не вращается, то жидкость циркулирует по системе беспрепятственно, давления на поршень с обеих сторон равны и минимальны, колёса не поворачиваются, а мощность от двигателя потребляется в незначительном количестве.

При повороте руля срабатывает золотниковый клапан-распределитель, как описано выше. Давление перебрасывается на одну из сторон рабочего поршня, происходит усиление действий водителя на расчётную величину. У разных автомобилей это может быть очень комфортный режим, когда руль крутится «одним пальцем», или спортивный, с ощутимым сопротивлением. Но это всегда легче, чем при отсутствии ГУР, несмотря на обычно пониженное передаточное число привода у машин с усилителем. Даже на одном и том же автомобиле, имеющем варианты исполнения с усилителем или без, используются разные рулевые механизмы по количеству оборотов руля от упора до упора. Разумеется, здесь меньшее количество оборотов упрощает маневрирование на малой скорости и обостряет реакции автомобиля при быстрой езде.

Опасный режим – колёса вывернуты до упора, но водитель продолжает давить на обод руля в том же направлении. От усилителя требуется невозможное, он не в состоянии продвинуть сошку дальше ограничителя. Давление максимально, насос работает с высокой нагрузкой, жидкость быстро разогревается. Поэтому подобный режим недопустим, несмотря на принимаемые производителем меры в виде наличия разгрузочных клапанов.

Начнем с преимуществ. Они такие:

  • легкое управление;
  • снижение усталости водителя;
  • амортизация ударов неровной дороги;
  • улучшенная маневренность;
  • повышенная безопасность;
  • более чувствительная управляемость.

Но есть и минусы. Для начала насос, который работает постоянно, будет забирать часть мощности у двигателя. Плюс это обслуживаемая система.

Насколько это весомые аргументы конкретно в вашем случае, решайте сами. И для наглядности советуем сравнить все же ГУР и ЭУР. После чего сделать выводы.

Как работает гидроусилитель руля?

Принцип работы гидроусилителя руля очень прост. Когда рулевое колесо не вращается, то специальный золотник в корпусе распределителя находится в нейтральной позиции (для этого по его краям установлены специальные центрирующие пружины).

При этом жидкость в системе беспрепятственно перемещается по полости распределителя. В стационарном положении руля насос гоняет жидкость по системе и не выполняет никаких дополнительных действий.

Как только руль поворачивается, происходит смещение золотника и перекрытие сливной магистрали.

В итоге масло попадает в рабочую часть цилиндра под определенным давлением и заставляет вращаться колеса. При прекращении вращения руля, золотник возвращается на место.

Выше мы упоминали о таком качестве гидроусилителя, как обеспечение «чувства дороги». Смысл здесь прост. Система упрощает водителю процесс вождения и помогает правильно поворачивать руль в различных режимах (при сухом асфальте, гололедице и так далее).

То есть, на скользком покрытии рулевое колесо должно вращаться проще, чем на сухой дороге. Обеспечивается это за счет добавления в систему различных элементов – шайб, камер, плунжеров и так далее.

Получается, что чем большее сопротивление возникает при развороте колес, тем значительнее усилие требуется для давления на цилиндр и тем сильнее нужно вращать руль.

Эффективна система и при наезде на препятствия, когда колесо стремится повернуть и изменить направление движения. Как правило, этого не происходит из-за минимального хода золотника.

Еще один большой плюс системы – поглощение почти всех толчков и ударов, которые передаются от дороги.

Если же гидроусилитель по какой-то причине пришел в негодность, то возможность управления колесами сохраняется. Но усилие уже передается не жидкостью под давлением, а самим золотником, воздействующим на распределитель.

Дальше дается команда и на сами колеса. Единственный минус лишь в том, что придется прикладывать много больше усилия для поворота колеса.

Гидроусилитель руля – надежная и качественная система. Но она прослужит долго только при качественном (и главное – своевременном) обслуживании и ремонте. Удачной дороги и конечно же без поломок.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector