Как выглядит гур под капотом

Что такое гидроусилитель руля?

Долгое время автомобильные конструкторы и не помышляли о усилителях руля. Средство для уменьшения усилия на руле было одно: сделать побольше передаточное отношение привода и диаметр баранки. В данной статье мы рассмотрим устройство гидроусилителя руля (ГУР) и электроусилителя руля (ЭУР), как они работают, их достоинства и недостатки. (Устройство электроусилителя вы можете найти у меня на канале ранее.)

Итак начнем.Что такое гидроусилитель?

Гидроусилитель руля — ГУР

Исполнительный механизм гидроусилителя легкового автомобиля, как правило, выполнен заодно с рулевым механизмом — такие усилители называются интегральными. В качестве рабочей жидкости в гидроусилителях иномарок используется масло ATF — то же, что и в автоматических коробках передач. А отечественные агрегаты работают на масле марки Р, по своим свойствам близком к обычной «веретенке».

Роторный или аксиально-поршневой насос, приводимый ремнем от коленчатого вала, засасывает из бачка масло и нагнетает под высоким давлением в 50-100 атм в золотниковый распределитель. Задача распределителя — отслеживать усилие на руле и строго дозировано помогать поворачивать управляемые колеса. Для этого используют следящее устройство — чаще всего это торсион, встроенный в разрез рулевого вала.

Когда машина стоит или едет по прямой, то усилия на рулевом валу нет, и торсион не закручен — соответственно, перекрыты дозирующие каналы распределителя, а масло сливается обратно в бачок. Водитель поворачивает руль, колеса сопротивляются — торсион закручивается тем сильнее, чем больше усилие на руле. Золотник открывает каналы и направляет масло в исполнительное устройство.

В механизме типа «винт-шариковая гайка» большее давление подается или за поршень, или до него, помогая тому перемещаться вдоль рулевого вала. А в реечном механизме масло подается в корпус рейки — в ту или иную сторону от поршня, связанного с рейкой, и подталкивает ее вправо или влево. Когда баранка уже повернута до упора, срабатывают предохранительные клапаны, сбрасывая давление масла и сохраняя детали механизма от повреждения.

Недостатки рулевого усилителя

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

А недостатки? Владельцы автомобилей с ГУР часто жалуются на отсутствие или нехватку реактивного усилия на руле. Увы, в этом чаще всего виноват гидроусилитель — он слишком активно помогает водителю, оказывая тому еще и медвежью услугу, убирая ту толику возвращающего усилия, которая и обеспечивает «чувство автомобиля». И задача конструкторов при разработке и настройке ходовой части оказывается чертовски сложной.

Ведь чтобы добиться хорошей информативности рулевого привода и одновременно не сделать баранку слишком тугой, нужно увязать воедино массу факторов: производительность насоса, параметры золотника и жесткость торсиона, геометрию передней подвески и углы установки колес (от этого в первую очередь зависит величина возвращающего усилия), параметры задней подвески, уводные характеристики шин и даже жесткость кузова на скручивание! Поэтому немудрено, что безупречные с этой точки зрения автомобили попадаются очень и очень редко. Впрочем, многие фирмы специально жертвуют информативностью в пользу комфорта, зная привязанности своей клиентуры.

Еще одна задача, которая стоит перед конструкторами, — сделать так, чтобы на маленькой скорости руль был легким, а на большом ходу становился более упругим и информативным. А в немецких гидроусилителях ZF Servotronic, на помощь золотнику приходит электрогидравлический модулятор давления — с ростом скорости по сигналу от управляющего блока он ограничивает давление в рабочем контуре, и помощь гидроусилителя сходит на нет.

Существует еще один вариант решения — приводить насос гидроусилителя не от коленчатого вала двигателя, а от электромотора. Тогда, с помощью электроники изменяя частоту вращения электропривода, можно варьировать производительность насоса как угодно. Такая схема применяется в гидроусилителях автомобилей Mercedes-Benz А-класса. Правда, заманчивая идея на прямой вообще отключать насос, чтобы экономить топливо (на привод гидронасоса уходит несколько лошадиных сил), на практике неосуществима — при резком отклонении баранки давление не успеет возрасти так быстро, и руль может «закусить».

Источник

Гидроусилитель руля автомобиля: назначение, принцип работы, типичные поломки

Гидравлический усилитель руля (сокращенно – ГУР) – неотъемлемая часть современных легковых автомобилей. Она существенно облегчает управление транспортным средством, так как снижает усилие, которое необходимо применять во время вращения рулевого колеса. Поговорим более подробно, что из себя представляет этот узел, как он устроен и какие неисправности чаще всего у него возникают.

Что такое гидроусилитель руля в автомобиле

Гидроусилитель руля представляет собой гидравлическую систему, которая является частью рулевого механизма. Ее назначение – облегчение управления транспортным средством и обеспечение при этом хорошей отзывчивости и так называемой «обратной связи».

Главных функции у гидроусилителя две:

• снижение усилия, которое нужно прикладывать водителю для поворота рулевого колеса;
• снижение уровня вибрации и уменьшение количества толчков, которые передаются с передних колес на рулевое колесо.

Кроме того, устройство делает более безопасным управление автомобилем при проколе шины переднего колеса. В момент прокола или через несколько секунд после него на рулевое колесо поступает сильный рывок или толчок, который может нанести травму рукам автомобилиста.

Впервые систему гидроусиления применили в середине ХХ века на грузовых автомобилях. Ее главной задачей было облегчение вращения руля, так как производить его на тягачах довольно сложно. Со временем система перекочевала и на легковые машины (ранее усилие при повороте увеличивал исключительно редуктор). Сегодня ей оснащено подавляющее большинство автомобилей.

Помимо гидроусилителей существуют также электрические и пневматические. Однако они меньше распространены.

Следует отметить, что при выходе гидроусилителя из строя система рулевого управления продолжает работать, однако руль становится более жестким и чувствительным.

Принцип работы и устройство гидроусилителя руля

Гидроусилитель состоит из следующих конструктивных элементов:

• насос;
• регулятор давления (его функции выполняет электронный блок управления или золотник-распределитель);
• бачок с жидкостью;
• управляющий золотник;
• силовой гидроцилиндр;
• фильтр;
• датчик.

Принцип работы традиционного усилителя выглядит следующим образом:

• При движении автомобиля по прямой линии золотник занимает нейтральное положение, в результате чего все его каналы остаются открытыми и гидравлическая жидкость имеет одинаковое давление во всей системе.
• При повороте руля происходит смещение винта, а вместе с ним золотника. В результате положение его каналов изменяется – один оказывается связанным с насосом, другой – со сливом.
• Одновременно со смещением золотника происходит смещение подшипника, который нажимает на пружину. Это заставляет гайку, связанную с поршнем, накручиваться на винт, в результате чего приходит в движение поршень гидросистемы. Из-за этого давление в ее замкнутой части резко возрастает, что приводит к движению гидроцилиндра и существенно облегчает поворот руля.

При этом в системе постоянно поддерживается высокое рабочее давление, которое находится в диапазоне от 100 до 200 атмосфер. Это обеспечивает насос, который работает от оборотов двигателя, будучи соединен с ним приводным ремнем.

Таким образом гидроусиление работает на старых автомобилях (например, ЗИЛ-130). В современных машинах оно обычно совмещено с электронным блоком управления, который также принимает участие в регулировании давления жидкости.

Также существуют системы, в которых золотник приводится в движение с помощью рейки (например, на автомобилях МАЗ, КрАЗ). В сегодняшних легковых авто такая схема тоже применяется, только рейка в ней обычно совмещена с гидроцилиндром.

Есть и несколько иная система ГУР – гидрообъемное рулевое управление (ГОРУ). В ней ключевую роль играет насос-дозатор, который подает строго определенное количество масла на гидроцилиндр при отклонении руля в ту или иную сторону. Чаще всего ГОРУ устанавливают на трактора и самоходные машины (погрузчики, грейдеры и так далее). Однако изредка его можно встретить и на внедорожниках. Некоторые «умельцы» самостоятельно устанавливают ГОРУ на УАЗ.

Требования к гидроусилителю

Исправный гидроусилитель должен отвечать следующим требованиям:

• поворотный момент на колесе не должен быть слишком велик;
• руль всегда должен самостоятельно возвращаться в нейтральное положение под действием разности давления в различных участках гидросистемы;
• гидроусилитель должен обеспечивать большой угол разворота колес при вращении рулевого колеса;
• гидравлика должна работать бесшумно;
• усилитель должен гасить удары и толчки, которые передаются от колес на руль в результате проезда по неровному дорожному покрытию;
• система обязательно должна позволять полноценно управлять транспортным средством в случае ее поломки;
• время между поворотом руля и срабатыванием системы должно быть минимально возможным;
• поворот колеса должен пропорционально соответствовать повороту руля.

Кроме того, ГУР должен:

• быть надежным и обеспечивать максимально возможную продолжительность работы без возникновения неисправностей;
• быть простым в обслуживании;
• иметь несложное устройство, которое позволяет максимально быстро устранить неисправность или заменить жидкость.
• По популярности
• Сначала дешёвые
• Сначала дорогие
• По рейтингу и цене
• По размеру скидки

Как и когда менять жидкости в ГУР

В теории жидкость можно не менять вообще и использовать ту, которая была заправлена в ГУР на заводе, где было произведено транспортное средство.

На практике все обстоит иначе. Со временем уровень жидкости становится меньше. По этой причине система не может обеспечить надлежащее давление и управлять автомобилем становится труднее. Кроме того, жидкость может:

• засориться;
• изменить свои физические свойства под воздействием высоких температур, которых достигает система.

В таком случае ее требуется менять. Это делают через каждые 10 000 – 20 000 километров пробега (или в среднем один раз в 2 – 3 года).

Обычно объем жидкости при полной замене не превышает 2 – 3 литров. При заправке гидросистемы нужно оставить место для расширения масла во время нагрева. Для этого замеряют 2 уровня жидкости: холодный и горячий. Первый указывает на то, где находится масло при температуре от 0 до 30 градусов Цельсия, а второй – на то, где оно будет находиться при температуре от 50 до 80 градусов Цельсия. Наливают жидкость именно по холодному уровню. Это необходимо, чтобы ей хватило место при расширении от нагрева.

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.

Возможные неисправности ГУР

О неисправностях системы могут свидетельствовать следующие признаки:

• тугой поворот рулевого колеса;
• шум при поворотах;
• вибрация и толчки на руле;
• плохая отзывчивость управляемых колес.

Чаще всего в ГУР происходят следующие поломки.

• Ослабление или износ приводного ремня гидронасоса. «Лечится» заменой на новый. О поломке свидетельствуют обратные толчки при поворотах на руле, необходимость прикладывать более серьезное усилие.
• Поломка насоса. Устраняют проблему с помощью ремонта или полной замены детали. О ней свидетельствует затруднительный поворот руля из нейтрального положения или более тяжелое вращение в какую-либо одну из сторон. Например, если сломались сальники, достаточно их заменить. Если насос по каким-либо причинам получил механические повреждения, придется менять его целиком.
• Наличие воздуха в системе. «Лечится» полной заменой жидкости. О проблеме может свидетельствовать более тугой руль или сильная отзывчивость на толчки и вибрацию.
• Недостаточный уровень масла. Устраняется дозаправкой бачка. Также проблема может быть вызвана утечкой на одном из участков системы или самопроизвольным сбросом давления с помощью редукционного клапана. В таком случае автомобиль потребует более серьезного ремонта. Он заключается в регулировке или замене клапана, восстановлении целостности гидросистемы.

Заключение

Гидравлический усилитель руля – это расшифровка аббревиатуры ГУР, которую слышали даже начинающие водители. Он представляет собой устройство, значительно облегчающее поворот рулевого колеса и гасящее толчки, которые передаются с дорожного покрытия. Даже при наличии ГУР транспортного средства должно продолжать работать в случае ее поломки. О ней может свидетельствовать шум при повороте, ухудшение управления, необходимость приложить больше усилий к рулю.

Источник

Устройство и принцип работы гидроусилителя рулевого управления

В настоящее время сложно себе представить автомобиль не оснащенный усилителем рулевого управления. Усилитель может быть электрическим (ЭУР), гидравлическим (ГУР) или электрогидравлическим (ЭГУР). Однако гидроусилитель рулевого управления остается наиболее распространенным типом на данный момент. Он устроен таким образом, что даже при его выходе из строя сохранится возможность управления автомобилем. В этой статье мы разберем его основные функции и подробно узнаем, из чего он состоит.

Функции и назначение ГУР

Гидравлический усилитель руля (ГУР) представляет собой элемент рулевого управления, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса образуется за счет гидравлического давления.

Для легковых автомобилей главное назначение ГУР – обеспечение комфорта. Управлять транспортным средством, оснащенным гидравлическим усилителем руля, легко и удобно. К тому же водителю не нужно для совершения маневра делать рулем полных пять-шесть оборотов в сторону поворота. Такое положение вещей особенно актуально при парковке и маневрировании на узких участках.

Сохранение управляемости автомобилем и смягчение ударов, передающихся на руль в результате наезда управляемых колес на неровности дороги, – еще она важная функция гидроусилителя.

Требования к гидроусилителю

Для эффективной работы ГУР к нему предъявляют следующие требования:

• надежность системы и бесшумность при работе;
• простота обслуживания и минимальный размер устройства;
• технологичность и экологическая безопасность;
• небольшой поворотный момент на колесе с автоматическим возвратом в нейтральное положение;
• легкость и плавность рулевого управления;
• обеспечение кинематического следящего действия – соответствие между углами поворота управляемых колес и руля;
• обеспечение силового следящего действия – пропорциональность между силами сопротивления повороту управляемых колес и усилием на руле;
• возможность управления автомобилем при выходе системы из строя.

Устройство 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

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».

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

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.

Принцип работы гидроусилителя руля

Рассмотрим несколько режимов работы гидроусилителя при повороте колес в любую сторону:

1. Автомобиль стоит неподвижно на месте, колеса установлены прямо. В данный момент гидроусилитель не работает и жидкость просто перекачивается насосом по системе (из бачка в распределитель и обратно).
2. Водитель начинает вращать рулевое колесо. Крутящий момент от рулевого колеса передается на вал распределителя и далее на торсион, который начинает закручиваться. Поворотный золотник в этот момент не вращается, поскольку ему мешает это сделать сила трения, препятствующая повороту колес. Перемещаясь относительно золотника, вал распределителя открывает канал для поступления жидкости в одну из полостей гидроцилиндра (в зависимости от того, куда повернут руль). Таким образом, вся жидкость под давлением направляется в гидроцилиндр. Жидкость из второй полости гидроцилиндра поступает в сливную магистраль и далее в бачок. Жидкость давит на поршень со штоком, за счет чего перемещается рулевая рейка и поворачиваются колеса.
3. Водитель прекратил вращение рулевого колеса, но продолжает удерживает его в повернутом положении. Рулевая рейка, перемещаясь, вращает поворотный золотник и выравнивает его относительно вала распределителя. В этот момент распределитель устанавливается в нейтральное положение и жидкость вновь просто циркулирует по системе, не совершая никакой работы, так же как и при прямолинейном положении колес.
4. Водитель “выкрутил” руль в крайнее положение и продолжает его удерживать. Данный режим является наиболее тяжелым для гидроусилителя, поскольку распределитель не может вернуться в нейтральное положение, и вся циркуляции жидкости происходит внутри насоса, что сопровождается повышенным шумом его работы. Но стоит отпустить руль, и система придет в норму.

Схема работы гидроусилителя

ГУР устроен таким образом, что при его отказе рулевое управление будет продолжать работу и возможность управлять автомобилем сохранится.

Периодичность замены жидкости в ГУР

Теоретически рабочей жидкостью можно пользоваться в течение всего срока эксплуатации автомобиля, но рекомендуется периодически менять масло.

Сроки замены зависят от интенсивности эксплуатации транспортного средства. При среднегодовом пробеге 10-20 тысяч км, достаточно менять масло раз в два-три года. Если машина эксплуатируется чаще, то и смену жидкости нужно делать чаще.

В результате эксплуатации гидроусилителя повышается температура его элементов. За счет этого греется и масло, что приводит к ухудшению его физических свойств. Если при контроле состояния жидкости замечены посторонние частицы или запах горелого масла – значит, настало время для замены.

Объем жидкости при полной замене не превысит полутора литров. Для жидкости замеряют два уровня: холодный и горячий. Холодный уровень – это точка, при которой температура масла находится в пределах от нуля до тридцати градусов. Горячий уровень – точка, когда температура жидкости варьируется от пятидесяти до восьмидесяти градусов.

Преимущества и недостатки гидроусилителя рулевого управления

О преимуществах гидроусилителя уже было все сказано Кратко подытожим, что он дает:

• облегчение управления автомобилем, снижение утомляемости водителя;
• смягчение ударов, передаваемых на рулевое колесо от неровностей дороги;
• лучшая управляемость и маневренность автомобиля, а значит и повышенная безопасность на дороге.

К недостаткам ГУР можно отнести следующие:

• постоянно работающий насос отбирает часть мощности двигателя;
• необходимость периодического обслуживания системы.

Заключение

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.

Источник