Гидроусилитель рулевого управления автомобиля (ГУР)

Сейчас почти каждый современный автомобиль оборудуется гидравлическим усилителем рулевого управления. Основная задача этого механизма заключается в создании дополнительного усилия на элементы рулевого управления для облегчения поворота колес во время маневрирования.

Изначально гидроусилитель устанавливался исключительно на грузовые авто и с/х технику по одной простой причине – без этого механизма управлять грузовиком или трактором очень сложно. Но со временем ГУР стал появляться и на легковых авто.

На небольших скоростях и при стоянке для поворота управляемых колес водителю на авто без ГУР приходится прилагать значительные усилия, на большой же скорости сопротивление снижается, то есть для совершения маневра усилия со стороны водителя снижаются.

Усилитель же обеспечивает одинаковое усилие, которое должен приложить водитель, как при малых, так и значительных скоростях. Поэтому парковка, маневрирование при начале движения с гидроусилителем руля значительно легче.

Гидроусилитель не только повышает комфортабельность при поездках но и дополнительно повышает безопасность, поскольку позволяет удержать автомобиль на дороге в случае пробития колеса на скорости.

Также на рулевом механизме наличие ГУРа позволяет уменьшить передаточное число. То есть, снижается количество оборотов рулевого колеса.

Конструкция гидроусилителя руля

Любой гидравлический усилитель рулевого управления, какую бы он не имел конструкцию, состоит из ряда основных составных элементов:

1. насос;
2. распределительное устройство;
3. исполнительный механизм;
4. трубопроводы;
5. бачок для жидкости;

Все составляющие компоненты ГУР соединены при помощи трубопроводов в закрытую систему, по которой циркулирует жидкость под давлением. Именно она и является главным рабочим элементом системы.

Устройство насоса гидроусилителя руля

Насос включен в схему для создания давления жидкости. В работу он может приводится либо от шкива коленвала посредством ременной передачи, либо же от электродвигателя. Регулировка давления же осуществляется перепускным клапаном, включенным в систему.

Распределительное устройство обеспечивает перераспределение потоков жидкости, которая подается от насоса. Основным элементом его является золотник, который при перемещении открывает и закрывает необходимые каналы.

Если колеса авто установлены ровно, то золотник соединяет между собой трубопровод высокого давления, по которому подается жидкость с патрубком обратной подачи. То есть, жидкость от насоса подается на распределитель и сразу возвращается обратно на него, не выполняя никаких действий. А вот при повороте колеса золотник смещается, открывая и закрывая требуемые каналы, и жидкость направляется на исполнительный механизм.

Этот механизм представляет собой гидроцилиндр двойного действия. В нем имеется поршень, разделяющий цилиндр на две полости. Во время поворота распределитель подает жидкость в необходимую полость, которая за счет давления заставляет перемещаться в необходимую сторону. При этом поршень связан с рулевым механизмом, поэтому при перемещении он передает усилие на механизм.

Виды и их конструктивные особенности ГУР

Видео: Устройство гидроусилителя руля.

Существует несколько видов гидроусилителей, отличающихся по своей конструкции:

ГУР с раздельной конструкцией применялся на ряде грузовиков. Особенностью его являлось то, что распределитель устанавливался на рулевом механизме, а вот гидроцилиндр устанавливался отдельно и был поршнем связан с рулевой трапецией посредством рычага. При повороте рулевого колеса золотник распределительного устройства подавал жидкость в требуемую полость, и поршень, перемещаясь, тянул или толкал рычаг рулевой трапеции.

На легковых же авто распространение получила комбинированная конструкция гидроусилителя. Ее особенность заключается в том, что распределитель и гидроцилиндр входят в конструкцию рулевого механизма.

При этом поршень цилиндра располагается непосредственно на рулевой рейке.

При повороте колес в определенную сторону, золотник, смещаясь, открывает нужные каналы, жидкость поступает в требуемую полость и давит на поршень, тот смещается вместе с рейкой.

Принцип работы гидроусилителя руля

Теперь более подробно рассмотрим принцип работы комбинированного ГУР.

В распределительном механизме такого усилителя используется золотник поворотного типа. То есть открытие и закрытие каналов производится за счет проворота этого элемента вокруг оси.

В нейтральном положении, когда колеса авто установлены ровно, золотник соединяет между собой нагнетательную магистраль с трубопроводом обратной подачи. Кроме того открытыми остаются и каналы, ведущие на полости гидроцилиндра.

То есть жидкость не только циркулирует от насоса на распределительное устройство и обратно, она еще и подается в полости, причем в равных количествах и с одинаковым давлением.

При повороте колеса влево, золотник проворачивается, при этом подающая магистраль соединяется с трубопроводом, ведущим к левой полости. Жидкость подается в нее и начинает воздействовать на поршень. При этом золотник соединяет трубопровод обратной подачи с правой полостью, чтобы не создавалось противодействующего давления, и жидкость из нее уходит к насосу.

Если руль выкручен не до упора и оставлен в таком положении, золотник вернется в исходное положение, из-за чего произойдет выравнивание давления в полостях и поршень перестанет перемещаться.

При повороте колес вправо будут происходить процессы, противоположные описанным.

Недостатком такого гидроусилителя является то, что давление, подаваемое на гидроцилиндр одинаково как на малой так и большой скорости. А поскольку при увеличении скоростного режима сопротивление рулевого механизма снижается, то это приводит к такому эффекту как «пустой руль». Результатом такого явления становиться потеря водителем «чувства дороги» из-за того, что руль вращается очень легко.

Чтобы избавиться от этого негативного эффекта, в конструкцию ГУР часто включаются электронные элементы, контролирующие работу усилителя и регулирующие ее в зависимости от скорости.

Все достаточно просто – в систему включен электромагнитный клапан, работающий от электронного блока управления. ЭБУ считывает показания датчиков (скорости, частоты вращения коленвала), и при повышении скорости он подает сигнал на электромагнитный клапан, которые плавно снижает давление жидкости, подаваемой на распределитель. То есть, усилие ГУР на рулевой механизм будет снижаться.

Материалы: http://avtomotoprof.ru/obsluzhivanie-i-uhod-za-avtomobilem/gidravlicheskiy-usilitel-rulevogo-upravleniya-avtomobilya/

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 иностранных авто, 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

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:

Как говорилось выше, гидроусилитель руля – это модернизированная рулевая рейка. К ее простой конструкции добавили следующие детали:

Узлы гидроусилителя руля

Устройство насоса гидроусилителя руля определяет деление этого узла на виды:

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:

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 нынешнем автомобилестроени 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 актуальных технологиях автомобилестроения 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.

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.

Несомненным положительным качеством этого узла являются:

1. Улучшение управляемости авто;
2. Экономия усилий, прикладываемых к рулю;
3. Уменьшение передачи ударных явлений от дорожного покрытия.

К самым существенным отрицательным моментам при использовании гидроусилителя рулевого управления многие автомобилестроители причисляют потерю автомобилем информативности. Пока решение вопроса совмещения комфорта, обеспечиваемого ГУРом, и четкости управления машиной остается не по силам лучшим конструкторам гигантов автомобилестроения.

Материалы: http://blog-mycar.ru/obshhee-ustrojstvo-avtomobilya/podrobnoe-ustrojstvo-gidrousilitelya-rulya.html

Сегодня многие современные автомобили оснащаются такой функцией, как гидроусилитель. Многие водители знают об этой особенности руля только то, что с ней рулевое колесо проворачивается с большей легкостью, соответственно, наличие ГУР во многом определяет комфортность при управлении авто. В этой статье мы расскажем об устройстве и принципе работы систем ГУР и ЭУР.

Что такое гидроусилитель руля, какое его предназначение и для чего он используется? Для начала рассмотрим функции.

Функции

Гидроусилитель руля изначально создавался с целью облегчения управления транспортным средством. Основным предназначением системы считается обеспечение более легкого поворота рулевого колеса в ходе выполнения маневров во время движения. Помимо этого, гидроусилитель руля в автомобиле нужен для того, чтобы улучшить его маневренность благодаря тому, что автолюбителю больше не нужно прилагать усилия для поворота.

Устройство также позволяет повысить безопасность транспортного средства при появлении определенных непредвиденных ситуаций во время пути. Такое устройство ГУР позволяет смягчить вибрацию на руле, если машина попадает в яму или на кочку. Кроме того, устройство позволит обезопасить автомобилиста при неожиданном проколе резины, так как система автоматически удерживает рулевое колесо в прямолинейном положении. Соответственно, даже такое ЧП во время езды не изменит направление движения авто.

Схема гидроусилителя руля и элементов

Что такое гидравлический усилитель руля и для чего он нужен в автомобиле, понятно, теперь рассмотрим схему.

Это устройство состоит из насоса, устройства распределителя, гидравлического цилиндра, соединительных патрубков, расходного материала и бачка:

1. Основной элемент, которым обладает гидроусилитель руля, — это насос. Благодаря этому устройству весь узел обеспечивается давлением, что позволяет создать систему циркуляции жидкости. На практике в современных авто зачастую применяются пластичные насосы, поскольку они обладают наиболее высоким КПД и характеризуются долгим ресурсом эксплуатации. Обычно насос, создающий давление, находится на силовом агрегате.
2. Распределительное устройство выполняет функцию направления, а также распределения расходного материала — масла — в те или иные полости цилиндра. В конструкциях автомобиле встречаются несколько типов распределительных устройств — роторные и осевые. В том случае, если движения золотника в системе является поступательным, устройство считается осевым, а если золотник вращается, то устройство роторное. Такое устройство распределителя позволяет ему находиться как на валу, так и непосредственно под рулевым приводом. Сам по себе распределитель — это чувствительное устройство к загрязнению масла.
3. Гидроцилиндр. Такое устройство узла предназначено для того, чтобы приводить в действие шток и поршень вод воздействием на эти элементы давления масла. Благодаря достаточному уровню давления, колеса автомобиля проворачиваются под воздействием рычагов. Гидроцилиндр может быть установлен на рулевой системе или между приводом и кузовом транспортного средства.
4. Еще один немаловажный элемент схемы — соединительные патрубки, без них работа ГУР будет невозможной. Основным предназначением патрубков является обеспечение беспрепятственного прохода расходного материала по всей системе. Соединительные патрубки делятся между собой на элементы низкого либо высокого давления. Патрубки низкого давления необходимы для возврата рабочей жидкости из бачка в насос и из насоса в бачок. Шланги высокого давления предназначены для подачи масла между цилиндром, распределительным устройством и насосом.
5. Не менее важным компонентом любой схемы является расходный материал. Такое масло предназначено для обеспечения подачи усилия к цилиндру от насоса. Кроме того, благодаря жидкости обеспечивается смазка всех компонентов узла.
6. В бачке содержится все масло, необходимое для циркуляции по системе. Емкость оснащена фильтром, позволяющим обеспечить полную прочистку масла, циркулирующего по системе. В зависимости от конструкции, бачок может быть оборудован щупом с метками, позволяющими проверять уровень жидкости.

Принцип работы

Далее, рассмотрим принцип работы гидроусилителя руля. Как сказано выше, есть два типа золотников, но даже с разными элементами принцип работы и схема узла практически идентичны. Когда руль находится в центральном положении, он удерживается благодаря центрирующим пружинкам, в это время расходный материал без проблем циркулирует во всему узлу, если распределитель установлен правильно. Что касается насоса, то он работает более усиленно, на этом этапе основной функцией является перегон рабочей жидкости по усилителю. Насос работает всегда — неважно, поворачиваются ли колеса или нет.

Когда рулевое колесо поворачивается, золотник также начинает перемещаться. После перемещения компонент перекрывает сливные патрубки, а в один из цилиндров поступает масло. Одновременно на шток и поршень начинает воздействовать жидкость, в результате чего колеса и корпус распределительного механизма поворачивается в сторону перемещения золотника. Сам корпус механизма настигает золотник в тот момент, когда тот перестает двигаться, это свидетельствует о том, что поворот автомобиля выполнен. Когда водитель выполнил маневр, золотниковый компонент возвращается в исходное положение, после чего открывается магистраль для слива масла (автор видео — XtaticVideo).

Что такое ЭУР?

Чем отличается ГУР от электроусилителя? Электроусилитель руля представляет собой узел, который для выполнения своих функций использует электрический ток. Одним из основных преимуществ электроусилителя руля является отличная связь автомобилиста с машиной. В случае с ЭУР, существует несколько режимов работы — городской и загородный.

В городском режиме электроусилитель руля позволяет автомобилисту управлять транспортным средством на множественных парковках и поворотах. Что касается загородного режима или трассы, то узел авто автоматически отключается, когда скорость машины достигает 60 км/час, поскольку на такой скорости электроусилитель уже не требуется. По своей конструкции, устройство электроусилителя более простое, чему ГУР — узел питается от генератора и никак не влияет на расход бензина. Кроме того, у него отсутствует ременная связь с мотором, а ремонт электроусилителя всегда осуществляется значительно быстрее, чем в случае с ГУР.

Разница между ГУР и ЭУР: в ГУРе есть масло, а в ЭУРе его нет.

Минусы ГУР и ЭУР

Чем электро- и гидроусилители отличаются, разобрались, так что лучше ГУР или ЭУР? Основным недостатком ГУР является наличие расходного материала в узле, а любая рабочая жидкость время от времени требует замены. Если температура воздуха слишком низкая, то узел может просто запотевать изнутри. В том случае, если в ГУР началась утечка смазки, необходимо как можно быстрее обратиться к специалистам, поскольку более сложный ремонт всегда будет более дорогим.

Одним из основных недостатков электроусилителя является то, что узел требует использования мощного генератора, необходимого для питания первого. Что касается поломок, то у электроусилителей они случаются значительно реже, а грамотный специалист всегда сможет сделать все быстро. Но все же руль автомобиля с ГУР всегда проворачивается более легко, чем с ЭУР. Следует отметить, что сегодня многие производители все чаще оснащаются свои авто именно электроусилителями.

Какой из этих двух типов усилителей руля лучше — узнайте из видео (автор видео — Pavel Melnikov).

• Поиск неисправностей ГУР и способы их устранения
• Почему гудит гидроусилитель руля и как решить эту проблему?
• Знакомимся с надежной системой рулевого управления — электроусилителем руля