Гидроусилитель руля (ГУР): описание, функции, назначение, устройство, фото

Для уменьшения усилия, прикладываемого водителем к рулевому колесу при повороте автомобиля, применяются усилители. Они выполняют следующие функции: обеспечивают кинематическое следящее действие, т. е. пропорциональность между углами поворота управляемых колес ТС и рулевого колеса; создают силовое следящее действие — «чувство дороги», т. е. обеспечивают пропорциональность между усилием, прилагаемым водителем к рулевому колесу, и сопротивлением повороту управляемых колес машины (чем меньше радиус поворота автомобиля и, следовательно, больше углы поворота управляемых колес, тем больше момент сопротивления их повороту); позволяют управлять автомобилем при выходе усилителя из строя; повышают безопасность движения, так как обеспечивают возможность управления автомобилем при разрыве шины на управляемом колесе, что особенно…

ГУР: от грузовой техники до легковушек

Гидравлический усилитель рулевого управления (ГУР) – это узел, спрятанный в недрах наших автомобилей, который создаёт дополнительные усилия для поворота колёс, тем самым помогая нам рулить без напряжения мускул.

Несмотря на то, что использование этих устройств на легковых машинах началось примерно с конца 50-х годов прошлого столетия, они ещё долгие десятилетия считались чем-то экзотическим.

Тем не менее, история ГУР уходит корнями даже не в 50-е, всё началось гораздо раньше. Так, первый патент на устройство, напоминающее нынешний гидроусилитель руля был получен аж в 1902 году.

Последующие годы, ознаменованные бурным развитием автопрома, определили нишу, где гидроусилитель чувствовали себя лучше всего и считались наиболее полезными – это грузовая техника.

Плюсы и минусы ГУР

Проверив на практике, как работает гидроусилитель руля в современном автомобиле, можно оценить все преимущества использования данного механизма:

  1. Надежность. Гидравлическая система усиления испытана многолетней практикой на различных авто, поэтому в данный момент она устанавливается примерно на 60%!выпускаемых машин.
  2. ГУР способен развивать приличную мощность и преодолевать значительное сопротивление со стороны колес. Отсюда возникает возможность применять его на автомобилях любой грузоподъемности и габаритов.
  3. Комфорт для водителя – главный плюс рулевого гидроусилителя. Он создавался именно с этой целью – облегчить человеку процесс управления машиной.
  4. Улучшение управляемости. Поскольку баранка вращается легко, водитель получает возможность быстрее реагировать на изменение дорожной ситуации.

Помимо ГУР, на легковые автомобили ставятся усилители нового поколения, поворачивающие передние колеса с помощью электродвигателя (ЭУР). Но подобные системы пока не могут сравниться с гидравликой по стоимости, а потому ЭУР оснащается меньшее количество новых машин.

Использование гидроусилителей в рулевых механизмах дает еще один бонус производителям автомобилей. Поскольку они выполняют вместо водителя физическую работу, в конструкции можно применять рулевые механизмы с меньшим передаточным отношением. Для автолюбителя это значит, что количество оборотов рулевого колеса от одного крайнего положения до другого уменьшится, что повысит остроту управления. Правда, при отказе ГУР либо движении авто на буксире водителю будет гораздо труднее крутить баранку.

Гидравлическим усилителям свойственны следующие недостатки:

  1. Чтобы не вызвать поломку, руль нельзя долго держать в любом крайнем положении, особенно на повышенных оборотах двигателя. Из-за критического давления масло может выдавить сальники и вытечь.
  2. Устройство привода насоса задумано так, что он работает безостановочно вместе с силовым агрегатом. Из-за этого насос постоянно изнашивается, требует периодического обслуживания и отнимает часть энергии двигателя, увеличивая расход топлива.
  3. Другие элементы системы тоже нужно обслуживать, а также следить за уровнем гидравлической жидкости в бачке.
  4. В автомобилях бюджетной ценовой категории, оборудованных ГУР, руль становится неинформативным, особенно при езде на большой скорости.

В более дорогих машинах реализовано особое устройство насоса гидроусилителя руля, позволяющее уменьшать давление масла в системе при повышении оборотов. При этом руль «наливается» приятной тяжестью и ощущения пустоты при управлении на скорости не возникает.

Устройство гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля это замкнутая, взаимосвязанная гидравлическая система компонентов, состоящая из:

  1. Насоса.
  2. Распределительного устройства.
  3. Гидроцилиндра.
  4. Бачка.
  5. Шлангов высокого и низкого давления.

Насос

Главная деталь конструкции гидроусилителя руля это насос. При помощи его в гидроусилителе руля создается давления и происходит циркуляция масла в системе. Он закреплен возле двигателя, и приводиться в работу от коленвала, при помощи ременной или шестеренчатой передачи (привода). Самый распространенный вид насоса – лопастной, обычно пластинчатый, он обеспечивает высокую износоустойчивость и большой КПД. Однако имеет слабое звено, а именно подшипник, из-за чего приходиться ремонтировать его. Давление в насосах такого типа около 150 бар, что является очень высоким.

Рекомендуем:  Что означает калийное число свечей зажигания

Распределитель

Распределитель в гидроусилителе руля, это своего рода регулировщик, который направляет масло из бачка в гидроцилиндр и обратно. Он может устанавливаться, как на валу рулевого механизма, так и на некоторых частях рулевого механизма.  Существует два вида распределителя:

  • осевой – если золотник совершает поступательные движения;
  • роторный – если совершает вращательные движения.

Гидроцилиндр

Или как еще называют силовой цилиндр, выполняет функцию поворота колес. Жидкость в гидроусилителе рулевого управления давит на поршень под давлением и заставляет выдвигаться шток, что приводит к повороту колес. Для того чтобы задвинуть шток назад, жидкость с обратной стороны давит на поршень и колеса возвращаются в исходное положение. Гидроцилиндр может быть расположен, как на рулевом механизме, так и между рулевым приводом и корпусом автомобиля.

Бачок

Резервуар для рабочей жидкости, которая обеспечивает работу и смазку всех связующих гидроусилителя руля. В нем находиться специальный фильтр, для избегания попадания грязи, так как распределитель очень чувствительный к этому. Для проверки уровня масла имеется специальный щуп и отметки на нем. Бачок находиться под капотом, обычно, на видном месте рядом с бачком антифриза и имеет цилиндрическую форму.

Шланги высокого и низкого давления

Конечно, всю циркуляцию жидкости по системе гидроусилителя руля обеспечивают шланги, которые подразделяются на:

  • шланг высокого давления;
  • шланг низкого давления.

Шланги гидроусилителя руля высокого давления циркулируют масло между насосом, распределителем роторным или осевым и гидроцилиндром. А низкого давления возвращают это масло из распределителя в бачок, а так же из бачка в насос. Важно следить за состоянием шлангов, чтобы избежать утечек жидкости и поломки всего механизма.

Принцип работы ГУР

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

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

Схема гидроусилителя руля и элементов

Гидроусилитель представляет собой важный узел рулевого управления автомобиля. Он состоит из насоса, распределителя, гидроцилиндра, соединительных шлангов, рабочей жидкости, бочка.

Рассмотрим каждый из составляющих более детально.

  • Насос. Данное устройство обеспечивает всю систему требуемым давлением для создания циркуляции масла. Чаще всего для современных автомобилей используют пластичные насосы. Все по тому, что у них высокий коэффициент полезного действия, и при этом имеют повышенный срок эксплуатации. Насос, как правило, располагается на силовом агрегате. Работа привода осуществляется за счет ременной передачи, которая взаимодействует с коленчатым валом.
  • Распределитель. Данный элемент предназначен для направления и распределения рабочей жидкости (масла) в определенные полости цилиндра, а также подает его обратно в бочок. Существует два вида распределителей: роторный и осевой. Это зависит от того, каким образом происходит движение золотника. В случае, когда он имеет поступательные движения, то распределитель называется осевым. Роторным он называется, когда золотник вращается. Распределитель может располагаться как на валу с рулевым механизмом, так и элементах рулевого привода . Данный элемент является высокочувствительным к загрязнению масла.
  • Гидроцилиндр. Данный элемент системы гидроусилителя приводит в действие поршня и шток под воздействием на них масла, которое подается под давлением. Поворот колес происходит посредством рычагов. Он может встраиваться на рулевом механизме, а также его можно увидеть между приводом и кузовом автомобиля.
  • Соединительные шланги. Такие элементы просто необходимы в системе гидроусилителя руля. Их основная работа – обеспечение беспрепятственного хода рабочей жидкости по всему механизму. Все соединительные элементы можно разделить на два типа: низкого и высокого давления. Шланги низкого давления предназначены для возврата масла из бачка в насос и, после отработки, обратно в бачок. Второй вид шланга обеспечивает подачу жидкости между цилиндром, насосом и распределителем.
  • Рабочая жидкость. Это специальное масло, которое обеспечивает подачу усилия к гидроцилиндру от насоса. Также оно обеспечивает смазку всех элементов системы.
  • Бачок. Емкость для хранения и циркуляции рабочей жидкости. Бачок имеет специальный фильтр, с помощью которого обеспечивается очистка подаваемой жидкости в систему. Также он имеет щуп со специальными отметками, который предназначен для проверки уровня масла.
Рекомендуем:  Срок годности моторного масла в канистре и двигателе

Устройство гидроусилителя руля

Основные компоненты гидроусилителя руля

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 гидроусилителя

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.

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».

Читайте также:  Устройство и принцип работы рулевой рейки

Насос гидроусилителя

Лопастной насос гидроусилителя

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

Схематичное устройство распределителя

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.

Схема циркуляции жидкости в гидроусилителе

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.

Плюсы и минусы ГУР

Бесспорным преимуществом ГУР и его главное свойство – облегчить работу рук при маневрах во время парковки. Но усилитель имеет еще одно полезное свойство – он смягчает усилие на руль от ударов о неровности дороги.

Недостаток ГУР это отсутствие либо малое реактивное усилие на рулевом колесе. Гидроусилитель черезчур сильно помогает водителю, исключая возвращающееся усилие, которое обеспечивает «чувство автомобиля». И конструкторам при разработке и регулировке ходовой части нужно достичь отменной информативности рулевого привода и в то же время не сделать руль слишком тугим. Учитывать нужно много факторов: продуктивность насоса, геометрию задней и передней подвески, углы монтирования колес, сводные характеристики резины и даже жесткость скручивания кузова!

Потому хорошие автомобили в этом плане попадаются крайне редко. Все же многие фирмы сознательно отказываются от информативности в пользу комфорта, зная симпатию своей клиентуры. Яркий тому пример – автомобили Toyota. Хотя в Европе все наоборот.

Плоды труда конструкторов вызывают восторг. Еще одно задание для них – сделать так, чтобы при небольшой скорости руль оставался легким, а на большой делался упругим и информативным. Есть разные выходы из положения. В схемы немецких гидроусилителей известной фирмы ZF (все модели Jaguar, Audi A6 & A8, BMW 5-й и 7-й серии) добавлен электрогидравлический модулятор давления. При увеличении скорости он сдерживает давление в рабочем контуре, из-за чего помощь гидроусилителя приравнивается к нулю.

Рекомендуем:  Когда надо менять тормозные колодки и каковы признаки их износа?

Имеется еще один способ решения проблемы – приводить насос гидроусилителя от электромотора вместо коленчатого вала. Меняя частоту вращения электропривода при помощи электроники, есть возможность варьировать эффективность насоса как заблагорассудится.

И гидроусилитель требует внимания

В завершении несколько слов об уходе за гидроусилителями автомобиля. Как и любой другой механизм, он требует к себе определённого внимания. На самом деле, правил немного, и соблюдая их, Вы однозначно продлите жизнь Вашего авто. Вот основные:

• контроль и замена масла в бачке ГУР (не реже одного раза в два года); 

• регулярная замена фильтра в бачке; 

• если обнаружили протечку в гидроусилителе – сразу же в сервис; 

• регулярная проверка натяжения ремня привода насоса ГУР.

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:

  1. Масло перекачивается по системе, а избыток давления направляется в расширительную емкость, пока водитель не начнет поворачивать рулевое колесо.
  2. Во время поворота баранки торсион распределителя улавливает направление вращения, за счет чего срабатывает один из двух клапанов, открывающий проток гидравлической жидкости к поршню цилиндра.
  3. Масло надавливает на поршень с одной стороны, заставляя его толкать рейку либо тягу в нужном направлении, пока водитель не перестанет поворачивать руль. Когда рулевое колесо останавливается в любом положении, распределитель закрывает клапан, а поршень прекращает подталкивать рейку.
  4. При вращении баранки в обратную сторону первый клапан закрывается и тут же срабатывает второй. Жидкость поступает к поршню с другой стороны, заставляя его перемещаться и толкать рейку в другом направлении.

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.

Электрогидроусилитель руля

Основное отличие электрогидроусилителя заключается в том, что работа гидравлики связана не с коленчатым валом двигателя, а с электромотором, который питается от аккумулятора автомобиля.

Так называемый гибрид стал логическим продолжением гидроусилителя руля. Он более экономичный и надежный. Ведь энергия на гидронасос идет не с двигателя, а с электромотора. Назначение электронного блока в самостоятельной регулировке вращения гидронасоса в зависимости от показаний датчика скорости и датчика поворота руля.

Надежность обеспечивается устройством защиты в электронном блоке. Оно не дает повторно включить гидроусилитель руля при неисправности. Тем самым защищая от серьезной поломки. Для разблокировки нужно выключить зажигание и снова включить его через пятнадцать минут.

В основу гидроусилителя руля с электромотором заложено три режима:

  • комфорт;
  • обычный;
  • спортивный.

При таком подходе ощущение дороги (обратной связи) значительно повышается. Что положительно сказывается на безопасности езды на высоких скоростях. Стоит заметить, что даже при поломке двигателя ЭГУР будет работать, что облегчит Вам его транспортировку.

Шаг в историю

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

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

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

  • Электрогидроусилитель;
  • Электроусилитель.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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