ГУР - это что такое? Ремонт ГУР, устройство, эксплуатация. Подробное устройство гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля (ГУР) является одним из важных изобретений, которое облегчает управление транспортным средством. Ни для кого не секрет, что управление автомобилем — утомительное занятие. Особенно если управлять приходиться грузовым автомобилем, для выполнения маневра которым водитель должен приложить не малые усилия для поворота руля. Именно с этой цель был создан данный агрегат. В этой статье я расскажу о том, как работает гидроусилитель руля, а также рассмотрим принцип и схему его работы.

Гидроусилитель создали для того, чтобы облегчить управление авто. Его главной функцией является обеспечение облегченного поворота руля при выполнении определенного маневра. К тому же, наличие данного устройства в рулевом управлении способствует повышению маневренности транспортного средства за счет того, что водителю теперь не нужно прилагать повышенное усилие для поворота руля. ГУР также способствует повышению безопасности при возникновении некоторых непредвиденных ситуаций на дороге. Он смягчает вибрацию на руле от колес, когда авто наезжает на камень или другую неровность. Также он обезопасит водителя в случае внезапного прокола колеса (он удерживает руль в прямолинейном направлении), таким образом, автомобиль не изменит направления.

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.

Как работает ГУР

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.

Принцип работы гидроусилителя руля состоит в следующем: когда руль неподвижного золотника находится в центральном положении, его удерживают специальные центрирующие пружины. В этом же положении рабочая жидкость свободно двигается по всей системе, при условии правильного расположения распределителя. В это же время насос работает усиленно, его задачей на данном этапе — прогон масла по усилителю. Насос работает не зависимо от того, происходит поворот колес или нет. Его основной задачей является прокачка жидкости по всей системе.

При условии, что руль поворачивается, происходит перемещение золотника. Он, переместившись, перекрывает сливную магистраль и в одну из полостей цилиндра под давлением подается рабочая жидкость. В это же время элементы поршня и шток под воздействием на них жидкости под давлением поворачивают колеса и корпус распределителя в сторону движения золотника. Корпус распределителя настигает золотник лишь тогда, когда тот прекращает свое движение. Это говорит о том, что поворот выполнен.

После выполнения маневра (когда руль находится в прямолинейном положении), золотник возвращается в нейтральное положение и открывается магистраль для слива жидкости.

Гидроусилитель руля (ГУР) – это система, облегчающая курсовое управление автомобилем.

Почему первым автомобилям не был нужен ГУР

Первые автомобили были легкими и с узкими колесами, а скорости их движения невысоки. Поэтому для поворота колес при помощи руля требовалось небольшое усилие и первые водители легко обходились без ГУР. Гидроусилитель руля потребовался с появлением первых тяжелых грузовиков. С тех пор устройство гидроусилителя не претерпело принципиальных изменений.

Устройство гидроусилителя руля

Принцип работы гидроусилителя руля с распределителем осевого и роторного типов одинаков. Основан на том, что когда руль стоит «прямо», золотник занимает среднее положение, оба сливных канала открыты, а жидкость нагнетаемая насосом минуя силовой гидроцилиндр, сливается обратно в бачок.

Но даже при небольшом повороте руля золотник закрывает один из сливных каналов, и жидкость под давлением направляется в соответствующую полость силового гидроцилиндра. Другая же полость останется связанной с каналом слива.

Поршень гидроцилиндра под действием давления смещается, и это усилие перемещает рейку или поворачивает червяк редуктора, в зависимости от конструкции рулевого механизма. Схема работы ГУР всегда такова, что насос создает давление, распределитель направляет, а гидроцилиндр преобразует его в усилие для поворота колес. Гидроусилитель руля устроен так, что при его отказе рулевое управление автомобиля продолжает работать. Только для того чтобы повернуть руль, нужно прикладывать большие усилия.

Гидроусилитель руля состоит из следующих агрегатов и деталей:

Конструкция насоса лопастного типа

Популярность этой конструкции объясняется высоким КПД такого насоса. Привод насоса всегда ременный от шкива коленчатого вала. Для удобства привода, крепление насоса осуществляется к блоку цилиндров двигателя.

Внутренняя поверхность его корпуса имеет сложную форму. В роторе такого насоса делают параллельно его продольной оси несколько прорезей, в которые вставляются лопасти. При вращении привода насоса лопасти под действием центробежной силы частично выходят из пазов и, касаясь внутренней поверхности корпуса, образуют замкнутые камеры. Форма внутренней поверхности корпуса сделана таким образом, что при вращении ротора объем между двумя соседними лопастями и корпусом уменьшается, сжимая заключенную между ними жидкость. Поэтому когда между лопастями оказывается отверстие выхода насоса, масло под давлением устремляется в него. Всасывание масла происходит с точностью до наоборот. На другом участке внутренней поверхности корпуса между лопастями создается разрежение, а когда между ними оказывается вход, масло всасывается в камеру.

• Нельзя удерживать колеса автомобиля, имеющего ГУР, в крайнем положении более 5 сек, так как это может привести к перегреву масла, вплоть до его закипания, и выходу системы из строя.
• Для увеличения срока службы агрегатов ГУР и системы в целом рекомендуется не реже одного раза в два года производить замену рабочей жидкости.
• Для того чтобы гидроусилитель руля не отказал внезапно, необходимо периодически контролировать наличия масла в его бачке. При заметном снижении уровня рабочей жидкости, не связанном с температурой, углом поворота колес, наклоном автомобиля и тому подобным, необходимо проверить герметичность узлов и деталей гидравлического контура: шлангов, бачка насоса и их соединений. Проверка заключается во внешнем осмотре вышеназванных точек на предмет подтекания масла.
• Не рекомендуется длительное использование автомобиля с вышедшим из строя насосом гидроусилителя. Так как масло здесь используется не только для создания давления, но для смазки трущихся деталей. Работа автомобиля с неисправным насосом приведет к ускоренному износу и выходу из строя распределителя и силового гидроцилиндра.

Удаление воздуха из системы

Признаки завоздушивания системы: подклинивание рулевого колеса при смене направления его вращения; вспененное масло в бачке.

Прокачку системы опишем на примере автомобиля Газ 3110:

• Повернуть рулевое колесо из среднего положения до конца влево и вправо от 5 до 10 раз.
• Если масло из системы сливалось полностью, вывернуть клапан из крышки рулевого редуктора. Повернуть рулевое колесо влево и вправо 3-4 раза. Установить клапан на место, долить масло.
• Установить руль в среднее положение. Запустить мотор на 10-15 сек. Руль вращать не нужно. Заглушить мотор, долить масло.

Запустить мотор, плавно повернуть руль несколько раз влево и вправо, не задерживая его в крайних точках. После того как в бачок перестанут выходить воздушные пузырьки заглушить мотор и долить масло. На этом операцию удаления воздуха можно считать успешно завершенной.

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 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, 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 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.

Гидроусилитель руля является средством, обеспечивающим комфорт в автомобиле. Однако, у него есть не только плюсы, но и минусы. Знать принцип работы гидроусилителя руля, значит, иметь возможность точно определить неисправности, возникающие при работе. Кроме этого, своевременное обслуживание продлит срок службы.

Устройство

Гидроусилитель руля нужен не только для обеспечения комфорта. На грузовых автомобилях без него было бы просто невозможно повернуть колёса. Как видно из названия, он выполняет роль усилителя, работа которого основана на свойствах жидкости, в качестве её используется специальное масло.

Каждый узел системы выполняет свои функции. Среди них можно выделить следующие:

• Нагнетание масла;
• Распределение;
• Предохранительные функции;
• Обратная связь;
• Преобразование давления в усилие;
• Хранение рабочей жидкости.

Качество тех или иных функций зависит от исправности соответствующего узла, детали. Поэтому возникшая неисправность диагностируется исходя из определённых признаков.

Нагнетание масла

Реализуется с помощью насоса, для приведения в движение которого используется ремень гидроусилителя руля. Есть разные типы насосов. Среди них в последнее время появились электрические. Обороты такого насоса изменяются в зависимости от скорости движения автомобиля. Ремень гидроусилителя руля обеспечивает жёсткую кинематическую связь с двигателем. Производительность насоса зависит от частоты вращения коленчатого вала. От насоса к распределителю подходит шланг гидроусилителя руля высокого давления. От распределителя в бачок подходит трубка, по которой поступает масло с низким давлением.

Распределение

Рабочая жидкость под давлением нуждается в распределении при повороте рулевого колеса. Зачастую механизм и распределитель выполнены вместе. Угол поворота руля передаётся торсионом, который перемещает золотник. Последний будет двигаться до тех пор, пока усилие на нём не станет равным нулю. Когда это произойдёт, то масло перестанет давить на рабочий цилиндр, и он остановится. Колёса в это время тоже остановятся. Рабочая жидкость будет перетекать в бачок гидроусилителя руля.

Предохранительные функции

Поворачивать руль можно до упора, при этом не переставая прилагать усилие. В таком случае торсион постоянно открывает золотник. Масло непрерывно действует на рабочий цилиндр. Развиваемое им усилие не ограничивается. Давление в системе растёт. Любая трубка может лопнуть, или произойдёт разрушение других деталей.

С целью не допустить подобное явление были внедрены предохранительные клапаны, которые срабатывают по достижении рулевым механизмом крайних положений.

Обратная связь

Чувство руля является очень важным при движении. Оно информирует водителя о характере поверхности, наличии препятствий на пути. Гидроусилитель руля снабжён специальными шайбами, которые изменяют усилие, прилагаемое к рулевому колесу. Таким образом, водитель чувствует в какой ситуации находятся колёса. Это необходимо, например, зимой, когда дорога покрыта льдом. Информация о её состоянии позволит водителю вовремя принять меры безопасности и тем самым предотвратить дорожно-транспортное происшествие.

Преобразование давления в усилие

Реализовано через поршень и шток. Трубка подводит масло к распределителю, далее, к рабочему цилиндру. Преобразовать давление жидкости в усилие можно, используя поршень определённой площади. Чем больше площадь, тем больше усилие, которое будет поворачивать колёса.

Расчёт площади предполагает определённый запас силы, но в то же время слишком большая площадь неоправданно увеличит размер цилиндра.

Хранение масла

Рабочая жидкость хранится в бачке. Точнее сказать, там находится запас масла, необходимый для правильной работы системы. К нему подходит трубка слива и забора масла. Особых требований не предъявляется. Важно, чтобы он был целым и содержал достаточный объём масла. Бачок содержит фильтр, который препятствует проникновению частиц в систему. Производительность насоса зависит от чистоты этого фильтра.

Залогом долговечной работы любого устройства является его своевременное техническое обслуживание. Для гидроусилителя оно заключается в следующем:

• Проверка уровня масла в бачке;
• Визуальный контроль целостности ремня и трубок;
• Контроль натяжения ремня;
• Контроль утечки масла;
• Чистоты фильтра и масла.

Недостаток масла приводит к перебоям в работе усилителя. Но доливать нужно только специальное масло. Рекомендуется периодически менять масло и фильтр.

Вовремя обнаруженная утечка или повреждение позволит не допустить более серьёзных последствий. Повреждённый ремень лучше заменить. В случае его обрыва управлять легковым автомобилем, скорее всего, будет можно, но недолго, т. к. это приведёт к скорейшему износу деталей.

Управляемость автомобиля напрямую зависит от конструкции и состояния узлов рулевого управления. Практически все современные автомобили оснащаются гидроусилителем руля. Но не все автолюбители представляют принцип работы гидроусилителя руля. В связи с этим, когда машину начинает уводить в сторону, основная масса водителей пытается решить проблемы неправильной работы рулевого управления на "сход-развале". Конечно опытный развальщик может выставить углы установки колес таким образом, что бы они "сопротивлялись" уводу автомобиля в сторону из-за неправильной работы гидроусилителя. Например если неправильно работает золотниковый механизм, то давление в силовом цилиндре при повороте вправо и влево будет разным, а значит и усилие на руле будет разным. Другой пример, при отсутствии усилия на руле (прямолинейное движение автомобиля) рабочая жидкость все равно попадает в цилиндр под давлением по одной магистрали высокого давления, при этом руль, а самое главное и колеса, будет поворачиваться в сторону, при этом машину начинает тянуть. Бывали случаи, когда на стенде сход-развала (на пятаках) на заведенной машине, при отпущеном руле, колеса поворачивались сами до упора.
В золотниковом механизме (роторный управляющий клапан) совмещены маслопровод подачи и стока. Гидравлическая жидкость перетекает из трубопровода высокого давления в масляный резервуар, не выполняя никакой работы
.

Конструкция и принцип функционирования элементов гидроусилителя рулевого управления - схема работы

Принцип действия реечного механизма с гидроусилителем. В корпусе рейки - торсионный стержень, связанный с рулевым валом. При повороте рулевого вала (колеса), стержень, поворачиваясь, перемещает золотник. Золотник приоткрывает отверстия каналов, идущих к силовому цилиндру. Цилиндр передвегает рейку, снижая усилие на руле. При отсутствии усилия на руле, ротор возвращается в исходное положение, а жидкость перепускается обратно в бачок.

Функциональная схема системы гидросусилителя руля

Работа гидроусилителя рулевого механизма

Общая информация

Привод рулевого насоса осуществляется непосредственно от двигателя с помощью ремня.
При прямолинейном движении автомобиля чувствительный к изменениям давления клапан-переключатель насосной сборки остается открытым, обеспечивая сброс гидравлической жидкости обратно в резервуар системы гидроусилителя руля..
За счет клапана регулировки расхода давление гидравлической жидкости поддерживается практически постоянным при любых оборотах двигателя. Под регулируемым напором гидравлическая жидкость подается по шлангу А к роторному управляющему клапану.
При поворачивании рулевого колеса соединенный с валом ведущей шестерни роторный клапан открывает гидравлический контур в направлении, соответствующем направлению поворота колес и гидравлическая жидкость по трубке А или В подается в соответствующую (А или В) рабочую камеру.
Поскольку рулевой вал через роторный управляющий клапан механически соединяется с валом ведущей шестерни, потери управления не происходит даже в случае отказа системы гидроусиления.

Конструкция и принцип функционирования рулевого механизма

Основу гидравлической части рулевого механизма составляют объединенные в общую сборку роторный управляющий клапан и силовой цилиндр реечной передачи. Шток рулевой рейки в используемой конструкции играет роль поршня в силовом цилиндре, сквозь роторный клапан проходит вал ведущей шестерни. Рабочие камеры цилиндра и роторного клапана соединены между собой посредством двух гидравлических трубок.

Конструкция роторного управляющего клапана (золотниковый механизм)

Схема функционирования роторного клапана при отпущенном рулевом колесе

Схема функционирования чувствительного к изменению давления клапана при вращении рулевого колеса

Принцип функционирования редукционного клапана насоса гидроусилителя руля

Управляющий клапан состоит из вращающегося вместе с рулевым валом ротора, ведущей шестерней, введенной в зацепление с ротором посредством торсионного стержня и вращающейся вместе с шестерней муфты. Конструкция клапана представлена на рисунке. В роторе и муфте клапанной сборки предусмотрены канавки С и D, образующие проходные каналы с V1 по V4 для потока гидравлической жидкости.
Нарушение исправности функционирования системы гидроусиления (например, в результате обрыва ремня) приводит к отказу повышения гидравлического давления, в результате чего прикладываемый к рулевому колесу крутящий момент начинает механически передаваться от ротора управляющего клапана непосредственно на ведущую шестерню рулевого механизма. Но при этом усилие не руле значительно увеличивается.