Mitsubishi-ufa.ru

Авто СТО Онлайн
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает гидроусилитель руля

Гидроусилитель рулевого управления

Гидроусилителем рулевого управления (обиходное название – гидроусилитель руля) называется конструктивный элемент рулевого управления автомобиля, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса создается с помощью гидравлического привода. Гидроусилитель руля является самым распространенным видом усилителя рулевого управления.

Простейший гидроусилитель руля имеет привод гидронасоса от коленчатого вала двигателя. У такого усилителя производительность прямо пропорциональна частоте вращения колнечатого вала двигателя, что противоречит реальным потребностям рулевого управления (при максимальной скорости движения требуется минимальный коэффициент усиления, и наоборот).

Наиболее совершенным с точки зрения потребительских свойств и конструкции является электрогидравлический усилитель руля. Преимуществами электрогидравлического усилителя являются компактность, возможность функционирования на неработающем двигателе, экономичность за счет включения в нужный момент. В конструкции данного гидроусилителя предусмотрена возможность электронного регулирования коэффициента усиления. Поэтому, наряду с комфортностью управления усилитель может обеспечить легкость маневрирования на малых скоростях, что недоступно обычному гидроусилителю.

Электрогидравлический усилитель рулевого управления состоит из насосного агрегата, гидравлического узла управления и системы управления.

Насосный агрегат представляет собой объединенный блок, включающий гидравлический насос, электродвигатель насоса и бачок для рабочей жидкости. На насосный агрегат устанавливается электронный блок управления.

Гидравлический насос может быть лопастного или шестеренного типа. Наиболее простым и надежным является шестеренный насос.

Гидравлический узел управления является исполнительным механизмом усилителя руля. Он включает торсион с поворотным золотником и распределительной гильзой и силовой цилиндр с поршнем.

Гидравлический узел управления объединен с рулевым механизмом. Шток поршня силового цилиндра является продолжением рейки рулевого механизма.

Система управления обеспечивает работу гидроусилителя. На современных автомобилях используется электронная система управления, которая обеспечивает регулирование коэффициента усиления в зависимости от скорости поворота рулевого колеса и скорости движения автомобиля. Усилитель с такими характеристиками называется адаптивным усилителем рулевого управления.

На автомобилях концерна Volkswagen и BMW электронная система управления гидравлическим усилителем руля имеет торговое название Servotronic.

Система Servotronic включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительное устройство.

Входными датчиками системы являются датчик усилителя руля (датчик угла поворота рулевого колеса – на автомобилях, оборудованных ESP), датчик спидометра. Помимо датчиков, система использует информацию о частоте вращения коленчатого вала двигателя, поступающую от системы управления двигателем.

Электронный блок управления гидроусилителем руля принимает и обрабатывает сигналы датчиков и в соответствии с установленной программой воздействует на исполнительное устройство.

В разных модификациях системы Servotronic используются следующие исполнительные устройства: электродвигатель насоса, электромагнитный клапан в гидросистеме. В первом случае изменение производительности гидроусилителя осуществляется за счет изменения скорости вращения электродвигателя. Во-втором, за счет изменения проходного сечения гидросистемы (открытие-закрытие клапана).

Работа гидроусилителя руля

При прямолинейном движении автомобиля гидравлический узел управления обеспечивает циркуляцию жидкости по кругу (от насоса по каналам напрямую в бачек).

При повороте рулевого колеса происходит закрутка торсиона, которая сопровождается поворотом золотника относительно распределительной гильзы. По открывшимся каналам жидкость поступает в одну из полостей (в зависимости от направления поворота) силового цилиндра. Из другой полости силового цилиндра жидкость по открывшимся каналам сливается в бачек. Поршень силового цилиндра обеспечивает перемещение рейки рулевого механизма. Усилие от рейки передается на рулевые тяги и далее приводит к повороту колес.

При осуществлении поворота на небольшой скорости (при парковке, маневрах в ограниченном пространстве) гидроусилитель руля работает с наибольшей производительностью. На основании сигналов датчиков электронный блок управления увеличивает частоту вращения электродвигателя насоса (обеспечивает открытие электромагнитного клапана). Соответственно увеличивается производительность насоса. В силовой цилиндр интенсивнее поступает специальная жидкость. Усилие на рулевом колесе значительно снижается.

С увеличением скорости движения частота вращения электродвигателя насоса снижается (срабатывает электромагнитный клапан и уменьшает поперечное сечение гидросистемы).

Работа гидравлического усилителя осуществляется в пределах поворота рулевого колеса и ограничивается предохранительным клапаном.

Гидроусилитель рулевого управления

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 рулевые механизмы 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, система управления 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 двигателя 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.

Принцип работы гидроусилителя

При работе двигателя, масляный насос создает необходимое давление в системе и при отсутствии поворотов рулевого колеса, масло через обратный клапан распределителя просто циркулирует по системе. Но стоит повернуть руль, как рулевой вал сразу же воздействует на следящее устройство, роль которого чаще играет торсион. Следящее устройство в свою очередь воздействует на золотниковый механизм распределителя, который сообщает между собой нагнетающий канал масляной системы с каналом одной из двух полостей силового цилиндра, тем самым помогая повернуть на необходимый угол управляемые колеса.

В том случае если рулевое колесо вывернуто до упора, нагнетаемое насосом масло давит на поршень силового цилиндра, которому уже просто некуда перемещаться. Для предотвращения поломки насоса и разрыва гидравлических шлангов в распределителе имеется предохранительный клапан , который в этом случае начинает пускать масло в свободную циркуляцию по системе. Срабатывание предохранительного клапана можно отследить по характерному звуку, который особенно заметен на автомобилях отечественного производства.

Что касается ЭГУР то, как уже было сказано, в устройстве присутствует электромагнитный клапан, который управляется при помощи ЭБУ усилителя. Электронный блок управления считывает показания с определенных датчиков, которыми могут являться датчик скорости, угла поворота руля и частоты вращения коленвала двигателя. На основании показаний этих датчиков, ЭБУ плавно закрывает или открывает клапан, тем самым изменяя давление, подаваемое в полости силового цилиндра. Другими словами – при нулевой или относительно малой скорости движения, ГУР работает в полную силу, так как клапан открыт, при наборе скорости клапан постепенно закрывается, тем самым снижая давление масла, и руль становится более информативен .

Достоинства и недостатки ГУР

Конечно же, гидроусилитель во многом облегчает жизнь водителя, а особенно тех людей, которым приходится проводить за рулем довольно продолжительное время. Но, как это чаще всего случается, за удобство приходится платить. Все дело в том, что насос гидроусилителя работает постоянно , независимо от того, поворачивается руль или нет. А, как известно, прокачивание масла по системе, да еще и под определенным давлением требует немалых усилий. Отсюда следует, что насос постоянно забирает у двигателя определенную долю мощности .

Тем не менее, гидроусилитель в стандартном варианте без всяческих электронных регулировок коэффициента усиления устанавливается на многих бюджетных автомобилях и их владельцы вполне довольны его работой. Однако конструкторы не остановились после внедрения электрорегулировки давления масла, и на смену масляному насосу пришел насос с электрическим приводом. В этом варианте масляный насос приводится во вращение посредством электродвигателя, который в свою очередь меняет частоту вращения в зависимости от скорости автомобиля. Далее от гидравлики отказались вовсе, и появился электроусилитель рулевого управления.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Принцип работы системы ГУР, насос ГУР, гидроусилитель руля

Усилитель рулевого управления

Управление транспортными средствами, особенно это касается тяжелых грузовиков и тракторов, за счет мускульной силы водителя зачастую бывает просто невозможным. Для снижения величины мышечного усилия при управлении машиной, а также в целях создания комфортных условий работы водителя, снижения его утомляемости автомобили и трактора оборудуются усилителем руля.

Классификация усилителей по типам проивода:

Читать еще:  Ищем номер двигателя на Рено Логан, где же он спрятался

— механический — за счет увеличения передаточного числа (по сравнению с обычным);

— пневматический — сейчас практически не используется;

Наиболее широко сегодня применяются гидравлический и электрогидравлический усилители руля. Оба типа имеют много общего и отличаются, по большому счету, лишь приводом гидравлического насоса, то есть, можно сказать, что электрогидроусилитель рулевого управления (ЭГУР) — лишь разновидность гидроусилителя рулевого управления (ГУР).

Устройство гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля — изолированная гидросистема, состоящая из следующих составных частей (Рис. 1):

Рис. 1. Принципиальная схема гидроусилителя руля

— компенсационный бачек рабочей жидкости;

Гидроцилиндр — двойного действия (передает усилие в двух направлениях). Он интегрирован в рулевую рейку, передает усилие на рулевые тяги.

Золотник (распределитель) монтируется на рулевой колонке, реагирует на повороты руля.

Привод насоса осуществляется от двигателя автомобиля или электродвигателя.

Регулятор давления — это перепускной клапан. Он сливает избыток рабочей жидкости, минуя золотник.

Насос ГУР — устройство, принцип действия

Назначение насоса ГУР — обеспечение циркуляции и поддержание давления рабочей жидкости в гидросистеме.

Насос приводится в движение от коленчатого вала силовой установки транспортного средства посредством ременной или зубчатой (на грузовиках и тракторах) передачи. Таким образом, гидропривод функционирует, пока работает двигатель.

В гидроприводе рулевого управления используются насосы двух типов:

— пластинчатый (лопастной или шиберный).

Пластинчатые насосы имеют высокую производительность, они надежные и просты в обслуживании. Поэтому они получили широкое распространение.

Рассмотрим устройство и принцип действия пластинчатого насоса.

Насос состоит из таких основных деталей (см. рис. 2):

Рис. 2. Устройство пластинчатого насоса ГУР

На наружном конце вала, опирающегося на подшипники качения, крепится ременный шкив. На противоположном, шлицевом конце вала смонтирован ротор, в пазах которого свободно установлены пластины (лопасти).

К корпусу крепится статор, имеющий внутреннюю поверхность сложной формы.

При вращении ротора за счет центробежной силы пластины выдвигаются из пазов и образуют замкнутые камеры.

На участке всасывания, там, где объем камер при вращении ротора увеличивается, в них попадает из магистрали рабочая жидкость, которая на участке нагнетания при уменьшении объема камер и повышении давления выбрасывается в напорную магистраль через выходной патрубок. Таким образом обеспечивается непрерывный, без пульсаций, поток рабочей жидкости.

Это можно проиллюстрировать схемой на рис. 3.

Рис. 3. Работа пластинчатого насоса ГУР

Если давление в системе превышает допустимое, перепускной клапан сбрасывает излишки рабочей жидкости в компенсационный бачек.

На автомобилях применяются два вида насосов:

Одноконтурные насосы работают исключительно на ГУР. Они менее мощные, чем двухконтурные, их устройство проще, они дешевле.

Двухконтурные насосы обслуживают также и гидроподвеску. Они гораздо дороже и более производительные.

Компенсационный бак может устанавливаться непосредственно на насосе, или отдельно. Чаще бак располагают в моторном отсеке, используя подкапотное пространство. Это значительно облегчает обслуживание ГУРа.

Особенности функционирования ГУР

Пока работает силовая установка транспортного средства, работает и насос ГУР. При прямолинейном движении машины рабочая жидкость циркулирует от насоса к золотнику, от него — в компенсационный бак. То есть насос работает с минимальной нагрузкой. При повороте руля золотник направляет поток рабочей жидкости в гидроцилиндр, поворачивая колеса.

Таким образом, детали насоса ГУР изнашиваются даже на холостом ходу. Несмотря на хорошие смазывающие качества рабочей жидкости и высокую надежность всей конструкции, со временем износ дает о себе знать, и насос приходится заменять.

Система ЭГУР

Электродинамический гидроусилитель руля отличается от обычного ГУРа наличием электронасоса, питающегося от бортовой электросети автомобиля.

Рис. 4. Электрогидроусилитель руля

Система ЭГУР имеет в своем составе датчики движения. Именно их показания указывают на необходимость включения или отключения насоса в нужные моменты. Таким образом ресурс насоса расходуется гораздо экономнее. Еще одно преимущество — компактность, связанная с отсутствием громоздкой ременной передачи. Недостаток — более высокая цена.

Насос ЭГУР

Насос для ЭГУР выполнен в виде насосного агрегата — компактного блока, который объединяет в себе насос, электромотор и компенсационный бачек. Насосный агрегат оснащен электронным блоком управления.

Рис. 5. Насос для ЭГУР

Преимущества электрогидравлического насоса — отсутствие ременной передачи, а также меньший износ деталей — ведь чистое время его работы меньше, чем обычного гидронасоса. Есть и недостатки — высокая цена и зависимость от работы бортовой системы электроснабжения.

Возможные неисправности ГУР

Проявляются неполадки в системе гидроусилителя по-разному. Основные признаки такие:

— обратные толчки на рулевом колесе;

— затрудненное проворачивание руля в одну или обе стороны;

— посторонний шум при работе;

— нечеткая работа руля.

Причин появления подобных неполадок может быть много. Это и изношенный либо слабо натянутый ремень привода насоса, завоздушивание гидросистемы, потеря герметичности и связанное с этим падение уровня рабочей жидкости, и некачественная либо пришедшая в негодность рабочая жидкость. Если вышел из строя насос, вердикт однозначный — замена. И чем раньше, тем лучше, так как работа гидросистемы с неисправным насосом чревата выходом из строя других элементов.

Как продлить жизнь насосу?

Насос ГУР — агрегат надежный и долговечный, он не требует сложного обслуживания. Даже при полном отказе насоса движение на автомобиле можно продолжать. Правда, для управления машиной придется прикладывать больше усилий.

Для того, чтобы насос ГУР не подводил и служил как можно дольше, следует выполнять ряд рекомендаций специалистов:

1. Проверяйте состояние и степень натяжения приводного ремня. Появление биения рулевого колеса, особенно в начале движения — первый признак недостаточного натяжения ремня.

2. Поддерживайте необходимый уровень рабочей жидкости в компенсационном бачке. Выбирайте только ту жидкость, которая рекомендована производителем.

3. Регулярно проверяйте состояние агрегатов гидросистемы ГУР. Своевременно устраняйте нарушение герметичности в местах подтекания рабочей жидкости. В гидросистеме она выполняет, помимо прочего, и функцию смазывания трущихся сопряжений. Снижение уровня рабочей жидкости ниже предельно допустимого может привести к ускоренному износу деталей насоса и быстрому выходу его из строя.

4. Контролируйте состояние пыльников, сальников, предохраняющих систему от попадания грязи. Загрязненная рабочая жидкость наносит непоправимый вред сопряжениям насоса и других агрегатов.

5. Регулярно осматривайте шланг, штуцеры и их соединения. Не допускается перекручивание шлангов, чрезмерное их провисание, расслоение оплетки, окисление штуцеров и хомутов.

Устройство автомобилей

Работа гидравлического усилителя руля

Принцип работы гидравлического усилителя рулевого управления и взаимосвязь элементов его конструкции рассмотрим на примере гидроусилителя руля автомобиля КамАЗ ( рис. 1 ).

При прямолинейном движении автомобиля золотник 18 и винт 13 находятся в нейтральном положении. Масло из насоса свободно проходит через золотник и обе полости силового цилиндра 6 и 23, и далее через радиатор 1 сливается в бачок насоса.

При повороте рулевого колеса направо ( рис. 1,а ) винт 1 вывертывается из гайки 6, а из-за сопротивления управляемых колес возникает сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом положении влево. Когда эта сила превысит усилие предварительного сжатия центрирующих пружин 4, винт вместе с золотником 12 сместится. При этом полость А силового цилиндра отсоединяется от линии слива, оставаясь при этом соединенной с линией нагнетания, а полость Б отсоединяется от линии нагнетания.
Рабочая жидкость поступит в полость А цилиндра и начнет оказывать давление на поршень-рейку, создавая дополнительное усилие на зубчатом секторе вала 7 сошки рулевого механизма, что способствует повороту управляемых колес.

При повороте рулевого колеса налево ( рис. 1,б ) винт с золотником 12 смещаются вправо, преодолевая усилие сжатия центрирующих пружин 4. Рабочая жидкость под давлением начнет поступать в полость Б, воздействуя на поршень-рейку 8, а полость А соединится с линией слива.
Поршень-рейка 8 под действием суммарного усилия, создаваемого водителем и рабочей жидкостью, повернет вал 7 сошки и далее через привод управляемые колеса.

Давление в полостях А и Б силового цилиндра при повороте увеличивается пропорционально повышению сопротивления колес. Одновременно возрастает давление в полостях между плунжерами 3.
В результате получаем динамическую взаимосвязь — чем больше сопротивление повороту колес, а следовательно чем выше давление масла в полости силового цилиндра, тем больше усилие, с которым золотник 12 стремится вернуться в среднее положение, а также усилие на рулевом колесе.
Таким образом обеспечивается силовое слежение.

Остановка рулевого колеса при повороте в любую сторону приводит к тому, что поршень-рейка 8, винт 1 и золотник 12 под действием центрирующих пружин 4 и перепада давления масла в полостях А и Б силового цилиндра сместятся в осевом направлении к среднему положению.
При этом золотник займет такое положение, при котором через щель для прохода масла в соответствующей полости цилиндра будет поддерживаться давление, необходимое для удержания управляемых колес в повернутом положении.
Таким образом обеспечивается кинематическое следящее действие усилителя рулевого управления.

При резком ударе или толчке со стороны колес во время движения, например при разрыве колеса, поршень-рейка 8 и винт 1 с золотником 12 сместится в осевом направлении.
При этом в результате перемещения золотника полость цилиндра, находящаяся с противоположной стороны, соединится с линией нагнетания насоса.
Возрастающее давление рабочей жидкости на поршень-рейку 8 уравновесит силу удара, и управляемые колеса не изменят своего положения, что позволит сохранить заданное направление движения и предотвратить возможную аварию.

При неработающем насосе, например во время буксировки автомобиля, управление автомобилем было бы очень затруднительно, так как находящаяся в полостях А и Б жидкость препятствовала бы перемещению поршня, и к рулевому колесу пришлось бы прикладывать значительное усилие, чтобы выдавливать ее в бачок насоса.
Поэтому обратный клапан плунжера 9 при повышении давления в любой полости во время перемещения поршня открывается и позволяет перетекать жидкости в противоположную полость, что облегчает поворот рулевого колеса.

Гидроусилитель рулевого привода МАЗ: легкое управление тяжелого грузовика

Минские грузовики легки и комфортны в управлении, что достигается в том числе и использованием в рулевом управлении гидроусилителя. О ГУР автомобилей МАЗ, существующих сегодня типах, устройстве, конструктивных особенностях и работе, а также о техническом обслуживании и ремонте читайте в этой статье.

Читать еще:  Почему бьёт в руль при торможении на ВАЗ-2112: причины и диагностика

Типы и устройство системы рулевого управления и ГУР автомобилей МАЗ

Все автомобили МАЗ, начиная уже с 500-й серии (МАЗ-500, 503, 504 и другие), оснащаются рулевым управление с гидравлическим усилителем. Это обеспечило простое и комфортное управление довольно тяжелых (от 6,5 до 15 и более тонн) грузовиков на дорогах с любым типом покрытия. За полвека эта система претерпела одно существенное изменение и массу незначительных модернизаций, но в целом ее принцип работы, конструкция и даже многие агрегаты остались прежними.

В настоящее время на грузовиках МАЗ различных поколений и моделей можно встретить две системы ГУР:

  • Гидроусилитель ранних моделей с распределителем, интегрированным в рулевой механизм;
  • Гидроусилитель грузовиков нового поколения (с 1970-х годов) с распределителем, интегрированным в силовой гидроцилиндр.

Рулевое управление с ГУР первого типа использовалось на автомобилях МАЗ 500-й серии, однако его можно встретить и на более современных грузовиках МАЗ-5432, 6422 и других. Рулевое с ГУР второго типа впервые стало широко использоваться на новом поколении минских грузовиков, пришедших на замену 500-й серии — МАЗ-5335, 5336, 5337, 5549 и других, а также более поздних МАЗ-5551 и на большинстве актуальных моделей.

Однако все модели МАЗ оснащаются принципиально похожими по конструкции и функционированию системами рулевого управления, которые включают в себя следующие компоненты:

  • Рулевая колонка с рулевым колесом — телескопического типа (может регулироваться по высоте), монтируется в кабине, удерживается с помощью кронштейна;
  • Рулевой кардан — располагается внутри рулевой колонки, служит для передачи поворачивающего усилия на рулевой механизм;
  • Рулевой механизм — традиционного типа на двух парах ?винт-гайка? на циркулирующих шариках и ?рейка-сектор?, причем гайка одновременно играет роль рейки, в результате чего вращательное движение винта преобразуется в поступательное движение винта-рейки и во вращательное (но значительно замедленное) движение сектора;
  • Рулевой привод — образован продольной рейки и рулевой трапеции, которую составляет поперечная рулевая тяга, наконечники и рулевые рычаги на поворотных кулаках. Соединения между деталями рулевого привода выполнены на одинаковых шаровых шарнирах;
  • Гидроусилитель руля — состоит из распределителя (который в зависимости от типа ГУР может располагаться на рулевом приводе или на силовом цилиндре), силового гидроцилиндра, насоса ГУР, масляного бака и системы трубопроводов.

Рулевой механизм и детали ГУР монтируются на левом лонжероне рамы грузовика, что одновременно с надежностью и жесткостью установки дает простой доступ к агрегатам для их обслуживания и ремонта.

ГУР раннего и позднего типов имеют ряд конструктивных отличий.

Конструкция и работа компонентов ГУР с распределителем в рулевом механизме

Данный тип гидроусилителя включает в себя следующие детали:

  • Распределитель ГУР золотникового типа, установленный на рулевом механизме. От распределителя две трубки идут на силовой цилиндр, одна — на масляный бачок, и одна — на насос;
  • Силовой гидравлический цилиндр двухстороннего действия. Корпус цилиндра шарнирно соединен с рамой автомобиля, а шток — с продольной рулевой тягой (соединение находится в районе сочленения рулевой сошки и тяги);
  • Насос ГУР — в автомобилях МАЗ (в том числе и на актуальных моделях) используются обычные шестеренные масляные насосы, которые дополняются клапаном расхода и давления масла, а также механизмом натяжения приводного ремня;
  • Масляный бачок — вмещает в себя необходимый запас рабочей жидкости.

Главная деталь ГУР — распределитель. Он выполнен в отдельном корпусе, который монтируется на торце рулевого механизма. Основу распределителя составляет золотник с тремя кольцевыми канавками, он расположен в герметичной полости корпуса, и при этом может несколько смещаться вдоль оси полости. В корпусе распределителя выполнены впускная и выпускная полости (первая соединена с насосом, а вторая направляет масло к бачку), а также каналы, обеспечивающие отвод и подвод масла к полостям и золотнику.

Сам золотник имеет резьбовое соединение с валом, который, в свою очередь, связан с винтом рулевого механизма. Так что при проворачивании винта происходит и поворот вала распределителя, что приводит к сдвигу золотника вправо или влево (в зависимости от направления вращения рулевого колеса) и перераспределению потоков масла. Также в распределителе предусмотрен механизм возврата золотника в нейтральное положение при снятии усилия с рулевого колеса (он состоит из пропущенного через вал торсиона и трех реактивных камер с плунжерами).

Работает гидроусилитель просто. При нейтральном положении руля золотник тоже находится в нейтральном положении — в этом случае впускная и сливная полости объединены, а каналы на гидроцилиндр перекрыты, поэтому масло от насоса проходит через распределитель и направляется в бачок, а цилиндр ?выключается?.

При повороте руля в ту или иную сторону винт рулевого механизма вращает вал распределителя и золотник сдвигается — происходит разобщение впускной и сливной полостей, одновременно открываются каналы подачи и слива масла из полостей цилиндра. В результате масло поступает в цилиндр и его шток толкает продольную рулевую тягу. При остановке руля в любом положении золотник автоматически возвращается в нейтральное положение и силовой цилиндр вновь ?выключается?.

Таким образом, распределитель постоянно отслеживает состояние рулевого механизма, и при появлении усилия на руле сразу же включается в работу.

Конструкция и работа компонентов ГУР с распределителем в силовом цилиндре

Данный тип гидроусилителя содержит те же компоненты, что и предыдущий, но имеет ряд отличий:

  • Силовой цилиндр объединен с распределителем, также в эту конструкцию интегрирован корпус шаровых шарниров для соединения с рулевой сошкой и продольной рулевой тягой ? весь этот агрегат в сборе обычно и называют гидроусилителем;
  • Управление работой распределителя обеспечивается сошкой рулевого механизма;
  • Распределитель имеет более простое устройство принцип работы.

Распределитель в этом ГУР также золотникового типа и в целом аналогичен по конструкции вышеописанному. Однако его управление обеспечивается шаровым пальцем с помощью простого механизма — толкателя с возможностью регулировки люфта. Толкатель соединен с пальцем сошки и золотником, поэтому распределитель быстро реагирует на появлении усилия на рулевом колесе.

Работает усилитель данной конструкции следующим образом. При нейтральном положении руля или при остановке руля в любом другом положении сошка рулевого механизма остается неподвижной, поэтому и с шарового пальца в ГУР снимается усилие — в этом случае золотник под действием пружин занимает нейтральное положение и масло из впускной полости сразу направляется в сливную.

При повороте руля в любую из сторон появляется усилие на сошке и на ее шаровом пальце в гидроусилителе. Так как палец имеет некоторый люфт, он давит (или, наоборот, тянет) на золотник, тот тоже смещается — происходит перераспределение потоков рабочей жидкости, в работу включается силовой цилиндр и происходит поворот колес. При снятии усилия с руля шаровой палец прекращает действовать на золотник, тот возвращается в нейтральное положение и ?выключает? силовой цилиндр.

Как нетрудно заметить, в этом распределителе отсутствует сложный механизм возврата золотника в нейтральное положение, что значительно упрощает и удешевляет его конструкцию.

Вопросы ТО и ремонта гидроусилителя рулевого привода МАЗ

Нормальная работа ГУР возможна только при регулярном техническом обслуживании, которое в общих чертах сводится к следующему:

  • Регулярно следует проводить проверку люфтов и затяжки болтовых соединений рулевого привода и гидроусилителя;
  • Периодически необходимо осматривать детали ГУР на предмет утечек;
  • При каждом ТО-1 проводить проверку и пополнение уровня масла в бачке;
  • При каждом ТО-2 производить промывку или замену масляного фильтра, установленного в бачке;
  • При каждом сезонном ТО производить замену масла, при этом следует промывать бачок, а затем прокачивать систему для удаления воздуха;
  • Регулярно производить проверку натяжения ремня насоса ГУР, при необходимости — регулировать натяжение с помощью специального болта;
  • Для ГУР с распределителем в цилиндре — регулярно проверять и устанавливать необходимый люфт шаровых пальцев (для пальца сошки он при запущенном двигателе не должен превышать 2 мм, для пальца продольной тяги люфта быть не должно);
  • Для ГУР с распределителем в рулевом механизме — регулировать люфт в зубчатом зацеплении пар механизма.

Следует отметить, что для каждой модели автомобиля МАЗ установлен свой порядок обслуживания, регулировок и ремонта гидроусилителя и всего рулевого управления, поэтому всегда следует использовать руководство по эксплуатации на данную конкретную модель и модификацию. Только в этом случае можно гарантировать правильность проводимых работ.

Устройство гидроусилителя руля

Сейчас практически все выпускаемые автомобили комплектуются гидравлическим усилителем рулевого управления (аббр. ГУР). Этот механизм позволяет значительно снизить усилие водителя на рулевое колесо при управлении авто, тем самым сделать вождение более комфортабельным.

Изначально ГУР устанавливался исключительно на грузовые авто и спецтехнику, поскольку сопротивления при изменении положения колес, особенно на малых скоростях движения на такой технике – очень большое, водитель попросту не мог повернуть управляемые колеса, не приложив значительного усилия.

Сейчас же ГУР устанавливается и на легковые авто. По-большому счету на легковушках требуемое усилие для поворота колес невелико и управление машиной, не укомплектованной ГУР, сложностей не вызывает. То есть, как бы этот механизм особо и не нужен, но у него есть одно очень положительное качество, благодаря чему, в большей части, усилитель и получил распространение на легковых авто. Сводится оно к тому, что ГУР позволяет сохранить прямолинейное движение автомобиля при взрыве шины ведущей оси, не забываем и о стремлении человека к максимальному комфорту.

Составные части усилителя. Виды ГУР

В общем, основной задачей усилителя на легковом авто является повышение безопасности, а уже потом только – обеспечение комфортабельности.

Устройство гидроусилителя руля включает в себя несколько основных составных элементов:

  • насос;
  • распределитель;
  • силовой цилиндр;
  • соединительные трубопроводы.

На технике использовалось два типа гидроусилителей:

  1. Комбинированный (интегрированный).
  2. Раздельный.
Читать еще:  Что делать, если плохо греет или не работает печка Форд Фокус 3

Комбинированный тип отличается тем, что распределитель и цилиндр интегрированы в рулевой механизм, что позволяет в значительной мере уменьшить металлоемкость конструкции и сделать ее более компактной. Благодаря этому он получил широкое распространение, в том числе и на легковых авто.

Раздельный тип применялся на ряде грузовых авто. Его особенность заключена в том, что силовой цилиндр – отдельный элемент, взаимодействующий с приводом рулевого управления. Но из-за такого решения, конструкция ГУР получилась более громоздкой, поэтому на легковых авто она не используется.

Насос

Из названия усилителя понятно, что основным рабочим элементом в этом механизме является жидкость. Поскольку она несжимаема, то при создании давления можно получить усилие, которое и будет выполнять требуемую функцию.

И давление это создается насосом. В более простой схеме механизма насос имеет ременной привод от коленчатого вала. Этот элемент конструкции может быть шестеренчатым (менее распространенный тип) или роторным (он же лопастной). Чаще всего на авто используется второй вариант.

Устройство насоса гидроусилителя роторного типа очень простое. Основными его элементами являются корпус с подающим и выходным штуцерами и вал, на одном конце которого установлен приводной шкив, а на другом – ротор с лопастями. Этот ротор располагается в камере особой формы — статоре (его роль выполняет корпус). За счет этой формы статора и обеспечивается нагнетание жидкости, которая затем подается на выходной штуцер, ведущий на распределитель.

Лопастной насос гидроусилителя

Недостатком насоса, приводимого от коленчатого вала, является изменение создаваемого давления в зависимости от оборотов мотора. Из-за этого создаваемое ГУРом усилие на малых оборотах является недостаточным, а на высоких – чрезмерным, что приводит к появлению такого эффекта, как «пустой руль» («обратная связь» рулевого управления – отсутствует, поэтому информативность рулевого управления очень мала).

Принцип работы шестеренчатого и роторного насосов

Чтобы устранить этот недостаток, в устройство насоса гидроусилителя включен регулятор давления, поддерживающий его в заданном значении. Функционирует он очень просто – при превышении давления, регулятор, смещаясь, открывает перепускной канал между подающим и выводным каналами и часть давления сбрасывается.

Распределитель

Жидкость под давлением, созданным насосом, подается на распределитель. В задачу этого составного элемента входит распределение потока жидкости в зависимости от положения рулевого управления. Наибольшее распространение на легковых авто получил золотниковый распределитель поворотного типа. Этот узел является промежуточным звеном между валом колонки и шестерней рулевого механизма.

Устройство распределителя рейки

Состоит распределитель из двух элементов – вала и поворотного золотника. Эти элементы насажены на торсион, который соединяет между собой вал колонки и шестерню.

К распределителю подходит подающий штуцер от насоса, обратка (по ней жидкость возвращается снова в насос) и два вывода, ведущих на силовой цилиндр.

Схема работы распределителя

Суть работы распределителя такая: при вращении руля сопротивление, идущее от колес, приводит к скручиванию торсиона, что в свою очередь обеспечивает проворот золотника относительно вала распределителя. Из-за этого одни каналы открываются, а вторые закрываются, то есть, происходит перераспределение потока жидкости.

Цилиндр

Силовой цилиндр выполняет роль исполнительного элемента. В комбинированном типе ГУР он полностью интегрирован в рулевой механизм. В качестве поршня выступает рулевая рейка, на которой дополнительно имеется шайба с уплотнителями, а цилиндра – корпус. Поршень делит цилиндр на две камеры, соединенных трубопроводами с распределителем.

Принцип работы

А теперь о том, как это все взаимодействует между собой. ГУР является герметичным механизмом и жидкость в нем циркулирует по кругу. Но при определенных режимах количество жидкости меняется, поэтому такие перепады компенсируются за счет расширительного бачка (он же и заправочный). Обычно этот бачок располагается на насосе, но может быть и вынесенным.

В целом у ГУР есть два режима работы:

  • Прямолинейное движение. В таком режиме золотник соединяет все подходящие к нему каналы. Жидкость в распределителе сразу подается в обратку и возвращается в насос. Также часть ее подается в обе камеры силового цилиндра, обеспечивая равное давление в них;
  • Поворот. При вращении руля торсион скручивается, что приводит к смещению золотника относительно вала. Для примера, рассмотрим действие механизма при повороте направо. Итак, золотник провернулся, из-за чего соединяются подающий канал и ведущий на правую камеру гидроцилиндра. При этом левая камера соединяется с обраткой. Поток жидкости в правой камере начинает давить на поршень, из-за чего увеличивается усилие. Из левой же камеры, чтобы не возникло сопротивления давлению, жидкость перетекает через распределитель и поступает в насос. При этом, если руль повернут не до упора, а лишь частично и оставить в таком положении, торсион раскрутиться. Это приведет к возврату золотника в исходное положение – соединение всех каналов и давление в камерах силового цилиндра выровняется, но уже с учетом текущего положения рейки вместе с поршнем.

Схема работы системы гидроусилителя с клапаном Servotronic (стандартные системы отличаются только отсутствием ограничительного клапана и Servotronic)

При повороте налево работа распределителя противоположна описанной. То есть, жидкость под давлением подается в левую камеру цилиндра. Как видно, основная работа у ГУР лежит на распределителе.

Положительные и отрицательные качества

Часть положительных качеств использования гидроусилителя в конструкции рулевого управления уже перечислены, но есть и другие. В целом, к достоинствам можно отнести:

  • Повышение безопасности (ГУР позволяет удержать автомобиль при взрыве шины по время движения);
  • Снижение усилия, требуемого для совершения или удержания маневра;
  • Изменение передаточного числа рулевого механизма (для поворота колес на определенный угол требуется меньше вращать руль, чем в механизме без ГУР);
  • Комфортабельность управления авто.

Недостатков же у усилителя меньше, но они достаточно существенны:

  • ГУР – это дополнительный механизм, причем конструктивно сложный и требует обслуживания;
  • Некоторые элементы очень чувствительны к загрязняющим частицам, поэтому нарушение эксплуатации может привести к поломке;
  • Насос с приводом от коленчатого вала «забирает на себя» часть мощности мотора;
  • Усилитель работает только при заведенном моторе.

Стоит отметить, что благодаря установке распределителя в рулевой механизм возможно продолжать движение даже в случае выхода из строя одного из элементов ГУР или разгерметизации. Торсион в любом случае будет передавать вращение от вала колонки на шестерню механизма, поэтому управление у авто сохраниться, но усилие на руле возрастет.

Еще одним недостатком такого механизма является зависимость от оборотов коленчатого вала. Решение этой проблемы, и следующим этапом развития ГУР стал электрогидравлический усилитель.

Его особенность заключается в том, что привод осуществляется от отдельного электромотора, который входит в конструкцию насоса. Это позволяет не только поддерживать давление в требуемом значении при всех режимах работы мотора, но еще и обеспечить работу ГУР даже при незаведенном двигателе.

Дополнительно электрогидравлический усилитель управляется ЭБУ. То есть, механизм подстраивается под конкретные условия движения, создавая оптимальное усилие на руле и обеспечивая точную передачу информации – «обратную связь». Для этого ЭБУ собирает данные от ряда датчиков, на основе которых он осуществляет управление насосом и распределителем.

Несмотря на то, что гидроусилитель конструктивно значительно сложнее, чем иной тип усилителя – электрический, благодаря обеспечению «обратной связи» он является более предпочтительным, поэтому он чаще и используется.

Как работает гидроусилитель руля? Его принцип и полное описание

Скачать PDF

Знать, как работает гидроусилитель руля очень важно для каждого автолюбителя, ведь именно он помогает облегчить весь процесс вождения. Удобная езда вместе с гидравлическим усилителем руля повышает безопасность. При отсутствии такого механизма автомобиль становится тяжело управляем, особенно в критические моменты заноса или разрыва шин.

Цель системы ГУР заключается, в исключении всевозможных аварийных ситуаций, преодолевать трудные преграды маршрутного пути. Это неоспоримое преимущество механической установки.

Перед ответом на вопрос, как работает гидроусилитель руля, можно немного вспомнить истории. В самом начале гидроусилители стали устанавливать на грузовые автомобили, так как их водителям часто нужно было усиленно вращать рулевое колесо. Такой фактор вызывал скорую утомляемость. В течении некоторого времени разработчикам удалось применить технологию уменьшенного оборота руля, с расчетом на максимальные углы разворота.

В конечном счете данное усовершенствование поспособствовало не только снять нагрузку в процессе вождения, но и понизить вибрационные удары на руки. Теперь, находясь в пути вместе с гидроусилителем, реакция на любые возникающие помехи существенно повышается.

Структура ГУР и принцип работы

Исходя из структуры, гидроусилитель состоит из таких компонентов:

  • бачок рабочей жидкости;
  • насос;

Недостатки и возможные проблемы гидроусилителя

Случается, что во время езды автомобиль может попасть в дорожные ямы или какие-нибудь выступы. Обычно в таких нестандартных ситуациях патрубки, отвечающие за сохранность давления жидкости в системе, выходят из строя.

Когда возникает подобная проблема, рекомендуется произвести замену вышеуказанных деталей, так как в штатном режиме гидроусилитель попросту не сможет нормально функционировать. Также сам насос, который занимается подачей жидкости в систему, в таких условиях, вполне способен выйти из строя.

Неисправность ГУР определяется легко — если для выполнения поворота рулем предпринимаются большие усилия, значит где-то нарушена герметичность системы. Разрыв соединяющих шлангов и потеря жидкости, являются основной причиной неисправности.

Крайне нежелательно использовать автомобиль с поврежденным гидроусилителем, ведь из-за этого пострадает все рулевое управление.

Автомобиль с гидроусилителем на дороге становится более подвижным, и это главное его преимущество. В городе механизм полностью себя оправдывает — на малых скоростях присутствует неплохая маневренность и стабильность в управлении. Такие качества могут многое рассказать о том, как работает гидроусилитель руля. Но, на трассе, когда машина набирает очень высокие обороты, как говорит большинство водителей, руль становится как бы «пустым».

Это объясняется тем, что в момент увеличения скорости, происходит пропорционально обратная связь. Дорога перестает чувствоваться водителем, создавая дискомфорт.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×