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.
На заре автомобилестроения никто, надо полагать, и думать не думал о том, чтобы с помощью какого-либо приспособления помогать водителю крутить баранку. Машины были легкими, колеса узкими, да и скорости небольшие. У первых автомобилей и руля в привычном понимании даже не было. Так – рычажок трамвайный.
Однако с появлением грузовиков большой грузоподъемности труд шофёра становился всё более тяжелым, крутить становящееся всё более тугим рулевое колесо несколько часов кряду было уже просто утомительно. Так появился гидроусилитель руля – изобретение, которое, как множество ему подобных, отчасти своим рождением обязано человеческой лени.
Преимущества автомобиля с гидроусилителем
Как уже было отмечено, гидроусилитель рулевого управления изначально устанавливался на большегрузные автомобили, чтобы облегчить вращение руля. Кроме того усилитель делает меньшим передаточное отношение рулевого механизма, то есть водителю не приходится для совершения маневра делать баранкой 5-6 полных оборотов в сторону поворота и обратно. Это особенно выигрышно при выполнении парковки в стесненных условиях.
Гидравлика смягчает удары на руль от дорожных неровностей и помогает сохранить управляемость автомобилем при наезде на большой камень и даже при простреле передней шины.
Вскоре иностранные производители стали ставить их и на легковые машины, что сразу по достоинству было оценено потребителем.
К сожалению, отечественный автопром так и не наладил выпуск массовой модели легковых автомобилей с какой-нибудь схемой усиления руля. Правда, были собраны опытные единичные экземпляры (например, ГАЗ 13/14 «Чайка» с АКПП и гидроусилителем руля), но они не были предназначены для простых смертных, и об их устройстве в народе ходили только легенды и догадки.
Устройство, схема ГУР
Гидроусилитель руля представляет собой такую систему, которая работает по определенной схеме и состоит из следующих элементов:
- бачок для рабочей жидкости;
- соединительные шланги;
- распределитель;
- гидроцилиндр;
- насос.
Насос предназначен поддерживать давление и обеспечивать циркуляцию рабочего масла в системе. Он закреплен на двигателе и приводится в действие ременной передачей от коленвала. На большинстве гидроусилителей установлены пластинчатые насосы.
Распределитель – очень высокоточный механизм. Он призван направлять потоки рабочей жидкости в необходимую полость гидроцилиндра, а после обратно в бачок. Устанавливается на элементах рулевого привода либо на валу рулевого механизма. Различают распределители осевые – если подвижный элемент (золотник) перемещается поступательно, и роторные – если подвижный элемент вращается.
Гидроцилиндр под давлением жидкости и посредством поршня и штока поворачивает колеса. Встраивается в рулевой механизм или может быть расположен между элементами рулевого привода и кузовом.
Бачок – резервуар для рабочей жидкости. В нём обязательно установлен фильтрующий элемент и находится щуп для контроля за уровнем масла. Это масло, кроме передачи усилий от насоса к гидроцилиндру, призвано смазывать все пары возникающего трения.
Соединительные шланги (высокого давления) обеспечивают циркуляцию масла между насосом, распределителем и гидроцилиндром. Из бачка в насос и из распределителя обратно в бачок гидроусилителя жидкость поступает по шлангам низкого давления.
Работа гидроусилителя
Принцип работы гидроусилителя руля, как с осевым, так и с роторным распределителем, основан на перемещении золотника при перекладке рулевого колеса. Перемещаясь, он перекрывает одну из сливных магистралей, и масло под давлением поступает в ту или иную (правую или левую) рабочие полости гидроцилиндра. Рабочая жидкость давит на поршень со штоком, и те в свою очередь поворачивают колеса. Колеса поворачивают за собой, в сторону движения золотника, корпус распределителя.
Как только перестает вращаться рулевое колесо, схема меняется. Останавливается золотник, и восстанавливается нейтральное положение корпуса распределителя. Жидкость без препятствий перетекает из нагнетательной магистрали в сливную. Усилитель рулевого управления с помощью насоса просто прокачивает масло по системе. Колеса стоят прямо.
Необходимо отметить, что в случае выхода из строя гидронасоса, управление автомобилем не теряется.
Уход за гидроусилителем
Для надежной и бесперебойной работы устройство гидроусилителя руля требует постоянного контроля и ухода. Вот некоторые рекомендации.
- периодически проверяйте уровень масла в бачке;
- следите за герметичностью системы, своевременно устраняйте различные утечки;
- проверяйте натяжение приводного ремня и при необходимости регулируйте;
- раз в 1-2 года меняйте фильтрующий элемент в бачке. Следует своевременно производить замену масла, следите за изменением его цвета;
- помните, что на автомобиле с гидроусилителем нельзя удерживать руль в крайнем поворотном положении более 5-6 секунд. Это может привести к перегреву масла;
- не допускайте долгой эксплуатации автомобиля с неработающим гидронасосом. Это приведет к быстрому износу и выходу из строя распределителя и деталей рулевого механизма.
На рисунке показана схема гидроусилителя руля и элементов такого рулевого привода.
Устройство гидроусилителя руля имеет в своем составе следующие элементы:
Принцип работы гур
При работе двигателя насос гура создает давление в системе рулевого управления. Когда руль поворачивается в какую-либо сторону, распределитель рулевого механизма подает поток жидкости под давлением к одному из поршней гидроцилиндра. А гидроцилиндр в свою очередь уже производит перемещение рулевой рейки.
Часто распределитель и гидроцилиндр — это совместный узел, расположенный на рулевой рейке.
При повороте руля в другую сторону распределитель подает жидкость к противоположной стороне гидроцилиндра и рулевая рейка движется в другую сторону, поворачивая колеса. Водитель при этом тратит минимум усилий на поворот руля, даже если машина стоит. Единственное условие — двигатель должен работать. Надеюсь мы разобрались как работает гидроусилитель руля.
Видео по теме гидроусилитель руля:
Наиболее часто в системах гидравлического усилителя рулевого управления используют насосы лопаточного типа.
Конструкция такого насоса показана на рисунке.
При вращении приводного вала насоса лопатки перемещаются по фигурной внутренней поверхности корпуса насоса, прижимаясь к ней под действием центробежной силы. В процессе вращения вала за счет специальной формы внутренней поверхности корпуса происходит изменение объема, ограниченного двумя соседними лопатками.
При увеличении объема насос всасывает жидкость, а при уменьшении – нагнетает.
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.
Многие водители начинали свою карьеру за рулем с управления автомобилем отечественного производства, оснащенного рулевой колонкой или рулевой рейкой. Пересев за руль более современных отечественных или , водители испытывают несказанное облегчение от легкости обращения с рулем. Объяснение этого блага кроется в рассмотрении подробного устройства гидроусилителя руля (далее ГУР).
Подробное устройство гидроусилителя руля
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.
Как устроен гидроусилитель руля
Как говорилось выше, гидроусилитель руля – это модернизированная рулевая рейка. К ее простой конструкции добавили следующие детали:
- Масляный насос;
- Бачок с рабочей жидкостью;
- Золотниковый распределитель;
- Силовой гидроцилиндр;
- Регулятор давления;
- Соединители и шланги.
Узлы гидроусилителя руля
Определяет деление этого узла на виды:
- Лопастный;
- Шестеренный.
Еще устройство насоса включает в себя корпус, уплотнительное кольцо, ротор. Насос отвечает за создание и поддержание определенного давления специальной жидкости в системе и обеспечивает ее движение. Запускается передачами от двигателя:
- Шестеренчатой;
- Ременной.
Устройство насоса гидроусилителя руля
Насос ГУР подает под высоким давлением в золотниковый распределитель специальную жидкость. Золотниковый распределитель – сложная деталь, состоящая из торсиона и золотникового клапана. Она регулирует жидкостную подачу в полость цилиндра и возвратное движение жидкости в бачок. Силовой гидроцилиндр обладает бинарным действие, то есть создает усилие в двух направлениях. В этот узел, передающий усилие в рулевую рейку, в неё же и интегрирован.
Изобретено много способов трансформировать усилие поворота руля в работу золотника. Многие из них основываются на движении отдельно взятого промежутка вала рулевой колонки. В роль этого промежутка выполняет торсион, представляющий собой пружинящий лучевым способом промежуток вала рулевой колонки.
Золотник отзывается на угол смещения концов при прикладывании усилия к рулю. Еще применяют конструкции валов с участком с осевой подвижностью, в которых движение соответствующей направленности создается путём винтовой передачи, которая превращает поворот руля в поступательное движение золотникового штока. Есть также механизмы, в которых усилие вращения рулевого колеса отмечается не на рулевой колонке, а на других узлах передачи между рулём и колесами.
Принцип работы ГУР
Схема 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.
Бочка мёда и ложка дегтя в наличии ГУРа
Несомненным положительным качеством этого узла являются:
- Улучшение управляемости авто;
- Экономия усилий, прикладываемых к рулю;
- Уменьшение передачи ударных явлений от дорожного покрытия.
К самым существенным отрицательным моментам при использовании гидроусилителя рулевого управления
|
Рубрика: |
Перейти к
