Гидроусилитель – механизм, который улучшает управляемость транспортного средства. Это устройство призвано облегчать усилие водителя во время выполнения маневра, обеспечивая мягкое и легкое поворотное движение. Более современное изобретение – электроусилитель руля, который отличается наличием электрического приводного механизма.
Устройство гидроусилителя руля
Силовой гидроцилиндр двойного действия помещен в рулевую часть, где стоит межу деталями привода и кузова. Соединен он с золотниковым управляющим узлом и гидроцилиндром. Основная заслуга — преобразование давления жидкости в перемещение поршня и штока, помогающих двигать колеса в необходимое направление.
Насос прикрепляется на двигателе, а его привод от коленчатого вала осуществляется ременной передачей от шкива коленчатого вала. Требуется для сформирования давления масла. Более распространены конструкции лопастого типа, потому что у них хорошее КПД.
Рабочая жидкость содержится в бачке, там же имеется фильтр, крышка с щупом для замера уровня. Функция масла смазывать трущиеся детали и передавать усилие от насоса к гидроцилиндру.
Бачок, наполненный гидравликой, чтобы содержать его в чистоте внутри есть фильтр.
Регулятор давления или распределитель – это прецизионный (высокоустойчивый) и простой по схеме узел. Являет собой редукционный клапан. Располагается на деталях рулевого привода или на одном валу с рулевым элементом. Его задача распределять гидравлику в нужную полость гидроцилиндра или назад в бак. Требуется для контроля частоты вращения коленвала мотора, чтобы тот не повышал допустимую норму давления гидравлической жидкости. Золотниковый распределитель – сложная деталь, состоящая из торсиона и золотникового клапана. Когда находящийся внутри золотник крутится, распределитель называют роторным, а если поступательно перемещается – осевым.
Соединительные шланги высокого и низкого давления сводят между собой гидроцилиндр, насос и распределитель. Также по ним циркулирует гидравлическая жидкость из бака в насос и обратно, возвращаясь от распределителя. Там, где требуется создать взаимную подвижность узлов, применяют гибкие шланги.
Принцип работы гидроусилителя руля
В процессе безманевренной езды насос прокачивает гидравлическую жидкость по системе, направляя ее в нужные узлы механизма. Золотник в это время располагается в центральной точке.
Принцип работы гидроусилителя руля как с осевым, так и с роторным распределителем, основан на перемещении золотника при перекладке рулевого колеса. Сначала насос формирует давление в узле рулевого управления. Если «баранку» крутят в одну из сторон, начинает двигаться золотник и закрывает одну из сливных магистралей, а рабочая жидкость под давлением идет в нужные полости гидроцилиндра. Гидравлика со штоком давит на поршень, а он двигает колеса.
Когда колеса поворачиваются, они направляют корпус распределителя в сторону движения золотника. А когда золотник принимает обездвиженное состояние начинают восстанавливать свое обычное положение корпуса распределителя. Из нагнетательной магистрали масло легко проходит в сливную. Далее, усилитель просто качает рабочую жидкость при помощи насоса по системе. В то же время колеса направлены прямо. Когда руль заканчивает крутиться, вся схема меняется и останавливается.
Если даже гидронасос сломался (к примеру, оборвался ремень привода) — это не влияет на управление транспортным средством. Потому что от рулевой системы усилие будет идти на корпус распределителя, а после на колеса с золотником. Через предпусковой клапан, гидравлика станет двигаться из одной полости в другую и не создавать препятствия, чем позволит поворачивать руль, только с напрягом. Схема рулевого управления с гидроусилителем наглядно демонстрирует всю суть системы.
Во время поворота рулевого колеса в другую сторону распределитель подает масло в противоположные части гидроцилиндра, соответственно рулевая рейка идет в другую сторону и поворачивает колеса в нужную сторону. Что касается водителя, то он прилагает минимум усилия на поворот руля. Когда автомобиль находится без движения руль поворачивать также просто для этого необходимо чтобы был запущен мотор.
Если транспортное средство наезжает на препятствие, сила отталкивания пытается повернуть колеса. Но вместо этого они относительно золотника двигают корпус распределителя и перекрывают сливную магистраль. После чего гидравлическая жидкость поступает в полость цилиндра, и поршень посылает усилия на колеса, идущие в обратном направлении. Быстрая реакция приводит к тому, что колеса блокируются и не могут поворачивать. Из-за того, что ход золотника малый (где-то 1 мм), транспортное средство практически не меняет направление движения. ГУР ограждает руки водителя от столкновения со спицами руля, когда он во что-то врезается. Маленькие толчки все-таки ощущаются – это происходит из-за того, что над реактивными шайбами, повышается давление.
«Чувство дороги» — это обратная связь от управляемых колес через усилитель к рулю. Сообщает водителю, в каких условиях происходит поворот. Чувствуя силовое следящее действие управлять машиной можно при любой погоде. Поэтому в составе конструкции крепят реактивные шайбы, плунжеры или камеры. Одна из шайб при высоком давлении, пытается поместить золотник в исходную точку, от этого рулевое колесо работает «туже».
Устройство насоса гидроусилителя руля
Узел насоса лопастного типа делится на виды:
• Лопастный.
• Шестеренный.
Механизм насоса состоит из корпуса, ротора и уплотнительного кольца. Насос имеет клиноременный привод от шкива коленчатого вала. Шкив матируется в конце наружного вала, находящийся на шариковом и игольчатом подшипнике. Ротор располагается на шлицах вала, в его пазы свободно установлены лопасти. К корпусу насоса приделан распределительным диском и крышкой статор.
Внутренняя поверхность его корпуса имеет сложную форму. Лопасти устанавливаются в ротор, где параллельно его продольной оси предусмотрено несколько прорезей. Эти лопасти под давлением центробежной силы немного выходят из пазов и соприкасаясь, с внутренней поверхностью корпуса, создают замкнутые камеры.
Внутренняя поверхность корпуса устроена таким образом, что когда объём от вращения ротора снижается между ними сжимается масло. Если появляется отверстие, то гидравлическая жидкость стремительно выходит из лопастей. Процесс всасывания жидкости проходит наоборот. Сам по себе насос должен быть высокопроизводительным, чтобы обеспечивать повороты вала максимально быстро.
Привод:
• Шестеренчатой.
• Ременной.
Устройство ГУР
Что лучше: гидроусилитель или электроусилитель
Электрический усилитель в отличие от гидравлического устанавливается на рулевую колонку / рейку, а крутящий момент передается торсионным валом.
Электроусилитель руля состоит из электрического двигателя, ЭБУ, датчиков для определения угла поворота и крутящего момента.
Суть работы заключается в том, что механизм передает усилие, его фиксирует датчик, отвечающий за показания крутящего момента, информация попадает в электронный блок управления. А блок управления решает, грубо говоря, сколько тока выделить, чтобы можно было легко провернуть рулевое колесо.
Так что же лучше - электрическая система управления или гидравлическая?Особенности ГУР таковы:
• недорого стоит;
• имеет больший запас мощности, что является существенным плюсом для более крупной техники – микроавтобусов, внедорожников, грузовой техники;
• требует постоянного контроля состояния – уровня жидкости, приводного ремня и других деталей, подверженных износу;
• напрямую зависит от работы двигательной системы автомобиля;
• расходует энергию двигателя даже при движении по прямой, так как насос ГУР работает постоянно;
• тяжесть на руле растет вместе со скоростью.
Кроме того, движение с ГУР требует соблюдения некоторых правил — например, нельзя удерживать руль в крайнем положении, так как рабочая жидкость в этом случае может «закипеть».
Особенности ЭУР следующие:
• простота конструкции и компактность – никаких шлангов, масла, насосов;
• высокая стоимость;
• дорогостоящий ремонт;
• малая мощность, что делает невозможной установку на крупные автомобили;
• возможность настройки работы под конкретный стиль вождения;
• рулевое колесо «чувствуется» даже на высоких скоростях, за что ЭУР заслужил признание гонщиков.
• Электрический механизм рулевого управления значительно экономит топливо.
Так как функционирование системы контролируется ЭБУ, во время движения без маневрирования электрический усилитель находится в «спящем» состоянии, что значительно снижает нагрузку на двигатель автомобиля.
Чаще всего ЭУР комплектуются более дорогие модели легковых автомобилей, так что не каждому выгодно покупать машину с электроусилителем. Но если материальная сторона вопроса — не проблема, то выбор напрашивается сам собой.
Что заливать в гидроусилитель руля?
Легкость поворота руля и мягкость маневрирования напрямую зависят от спецжидкости, которая передает усилие от насоса к поршню. Для поддержания ГУР в рабочем состоянии используется специальное масло. Оно качается насосом, обеспечивая работу механизма, и служит смазочным материалом для деталей и узлов системы, защищая их от преждевременного износа.
Жидкость для гидроусилителя руля по своему составу бывает двух видов:Минеральные составы. Используются в большинстве случаев именно для гидравлических усилителей руля. Эти масла благодаря своему составу обладают свойством продлевать жизнь резиновым деталям механизма, которые имеют «привычку» изнашиваться при повышенных нагрузках.
Синтетические составы. Применяются для работы рулевого управления крайне редко. В состав синтетических масел входят каучуковые волокна, которые пагубно сказываются на состоянии резиновых деталей ГУР.
По цвету гидравлическая жидкость бывает красного и желтого оттенков. Также в продаже можно найти зеленые масла, но редко.
Именно по цветам автомобилисты обычно и определяют жидкость для ГУР. Цвет говорит и о свойствах конкретного типа масла:
• Красный. Масло может быть как на минеральной, так и на синтетической основе. Обычно масло этого цвета используется для КП-автомат, иногда для рулевого механизма. Можно смешивать жидкости красного и желтого оттенка, если они одного вида. Но ни в коем случае нельзя смешивать красное синтетическое масло с красным минеральным.
• Желтый. Универсальный вариант, может использоваться и для коробок передач («механики» и «автомата»), и для заправки гидроусилителя. Для ГУР чаще всего используется именно жидкость желтого цвета.
• Зеленый. Смесь зеленого цвета также может быть на синтетической и минеральной основе. Но предназначена только для механических КП. Смешивание с другими оттенками не допускается.
Гидравлическая жидкость должна быть устойчива к понижению температуры, сохранять рабочие свойства при высоких температурах и быть безопасной для находящихся в машине людей - то есть не испарять вредные для здоровья химические реагенты.
«Правильная» жидкость подбирается методом проб и ошибок. Не стоит экономить на составах - лучше спросить у опытных автомобилистов и, найдя хороший продукт, пользоваться им постоянно.
Замена масла в гидроусилителе руля
Некоторые автопроизводители заверяют, что замена масла в гидроусилителе руля не требуется. Но практика говорит обратное, так как жидкость со временем теряет свои свойства.
При исправном автомобиле и в обычных условиях эксплуатации гидравлическая жидкость подлежит замене раз в 1-2 года (в зависимости от модели автомобиля). Также заливать масло необходимо при его вытекании, поломке самой рулевой системы, при условии использования транспортного средства в экстремальных условиях.
Технология замены:1. Передняя часть автомобиля приподнимается с помощью двух домкратов (можно воспользоваться и подъемником, если он есть).
2. Снимается крышка бачка гидроусилителя. Обычным шприцем делается забор отработанного масла. Масло из емкости сливается – маслопроводы отсоединяются от бака и опускаются в небольшой контейнер, который надо подготовить заранее.
3. Отсоединяется подводящий маслопровод, система прокачивается. Для прокачки необходимо просто покрутить рулевое колесо, чтобы масло вышло. Двигатель при этом остается выключенным. После этого основной шланг присоединяется обратно, и все те же манипуляции производятся для выводящего шланга (он, как правило, расположен выше).
4. Теперь в бачок можно заливать новую жидкость. Она должна подняться до уровня между Min и Max. Затем проводится прокачка системы путем вращения руля.
5. Уровень масла после прокачки снова проверяется - при необходимости оно доливается, и система снова прокачивается. Повторять придется, пока жидкость не останется на нужном уровне.
6. Теперь можно спустить автомобиль на землю и немного проехаться, после чего снова проверить уровень жидкости в бачке. Надо проследить, чтобы она не превышала отметку Max – тогда в процессе движения масло разогреется и начнет вытекать из емкости. В случае превышения допустимой нормы излишек жидкости необходимо убрать.
Неисправности гидроусилителя руля
Неисправности гидроусилителя руля доставляют водителю серьезные неприятности. Даже когда движение можно продолжать, поломка ГУР ведет к сложностям – проворачивать рулевое колесо становится тяжело.
✔ Наиболее распространенная причина – обрыв ременного привода. Возникает из-за неправильного натяжения или чрезмерного износа. Характерный признак: отдача в рулевое колесо.
✔ Течь гидравлической жидкости. Образуется при повреждении маслопроводов – на них появляются трещины, проколы, стенки могут оказаться протерты, если шланг контактирует с другими элементами кузова.
✔ Руль трудно провернуть. Если туго крутится руль с гидроусилителем, то причин может быть несколько. Среди них:
• плохое натяжение или износ ременного привода;
• снижение уровня масла в системе;
• засорение фильтр заправочной емкости;
• падение давления в системе;
• попадание воздуха в систему.
✔ Руль тяжело поддается при быстром повороте. Причина может заключаться в поломке насоса, ременной передачи или в завоздушивании системы.
✔ Повышение шумности и появление вибраций. Если гудит ГУР при повороте руля, значит, уровень масла значительно понизился и требуется его долить. Если руль начинает вибрировать – причина в завоздушивании гидросистемы.
Ремонт гидроусилителя руля
Самый простой выход в случае серьезной неисправности – заменить механизм на новый. Конструкция ГУР позволяет провести ремонтные работы и сократить расходы. Ремонт гидроусилителя руля начинается с внешнего осмотра. При обнаружении износа приводного ремня его меняют (или правильно натягивают).
Для устранения поломки насоса гидроусилителя руля используется ремкомплект, в который входят:
• сальник для подшипника;
• уплотнитель для задней крышки;
• уплотнитель для установки в точке движения вала.
Если в ГУР попал воздух, необходимо его удалить и проверить состояние уплотнителей (при необходимости заменить).
Если отказал ЭУР, отремонтировать его проблематично. Начать следует с проверки проводки – ее повреждение приводит к отказу электроусилителя. Ремонт стоит проводить только после детального изучения электросхемы конкретного автомобиля. При поломке более серьезной чаще всего меняется вся система в сборе. Электроусилители – новый этап в развитии автомобилестроения, но они пока не в состоянии вытеснить ГУР, несмотря на все свои преимущества.
Гидроусилитель руля – устройство и принципа работы ГУРа - видео
Как работает гидроусилитель руля автомобиля? - видео
Устройство и принцип работы насоса ГУР. Типичные неисправности - видео
Силовой гидроцилиндр двойного действия помещен в рулевую часть, где стоит межу деталями привода и кузова. Соединен он с золотниковым управляющим узлом и гидроцилиндром. Основная заслуга — преобразование давления жидкости в перемещение поршня и штока, помогающих двигать колеса в необходимое направление. Насос прикрепляется на двигателе, а его привод от коленчатого вала осуществляется ременной передачей от шкива коленчатого вала. Требуется для сформирования давления масла. Более распространены конструкции лопастого типа, потому что у них хорошее КПД. Рабочая жидкость содержится в бачке, там же имеется фильтр, крышка с щупом для замера уровня. Функция масла смазывать трущиеся детали и передавать усилие от насоса к гидроцилиндру. Бачок, наполненный гидравликой, чтобы содержать его в чистоте внутри есть фильтр. Регулятор давления или распределитель – это прецизионный (высокоустойчивый) и простой по схеме узел. Являет собой редукционный клапан. Располагается на деталях рулевого привода или на одном валу с рулевым элементом. Его задача распределять гидравлику в нужную полость гидроцилиндра или назад в бак. Требуется для контроля частоты вращения коленвала мотора, чтобы тот не повышал допустимую норму давления гидравлической жидкости. Золотниковый распределитель – сложная деталь, состоящая из торсиона и золотникового клапана. Когда находящийся внутри золотник крутится, распределитель называют роторным, а если поступательно перемещается – осевым. Соединительные шланги высокого и низкого давления сводят между собой гидроцилиндр, насос и распределитель. Также по ним циркулирует гидравлическая жидкость из бака в насос и обратно, возвращаясь от распределителя. Там, где требуется создать взаимную подвижность узлов, применяют гибкие шланги.
Электроусилитель руля состоит из электрического двигателя, ЭБУ, датчиков для определения угла поворота и крутящего момента. Суть работы заключается в том, что механизм передает усилие, его фиксирует датчик, отвечающий за показания крутящего момента, информация попадает в электронный блок управления. А блок управления решает, грубо говоря, сколько тока выделить, чтобы можно было легко провернуть рулевое колесо. Так что же лучше - электрическая система управления или гидравлическая? Особенности ГУР таковы: • недорого стоит; • имеет больший запас мощности, что является существенным плюсом для более крупной техники – микроавтобусов, внедорожников, грузовой техники; • требует постоянного контроля состояния – уровня жидкости, приводного ремня и других деталей, подверженных износу; • напрямую зависит от работы двигательной системы автомобиля; • расходует энергию двигателя даже при движении по прямой, так как насос ГУР работает постоянно; • тяжесть на руле растет вместе со скоростью. Кроме того, движение с ГУР требует соблюдения некоторых правил — например, нельзя удерживать руль в крайнем положении, так как рабочая жидкость в этом случае может «закипеть». Особенности ЭУР следующие: • простота конструкции и компактность – никаких шлангов, масла, насосов; • высокая стоимость; • дорогостоящий ремонт; • малая мощность, что делает невозможной установку на крупные автомобили; • возможность настройки работы под конкретный стиль вождения; • рулевое колесо «чувствуется» даже на высоких скоростях, за что ЭУР заслужил признание гонщиков. • Электрический механизм рулевого управления значительно экономит топливо. Так как функционирование системы контролируется ЭБУ, во время движения без маневрирования электрический усилитель находится в «спящем» состоянии, что значительно снижает нагрузку на двигатель автомобиля. Чаще всего ЭУР комплектуются более дорогие модели легковых автомобилей, так что не каждому выгодно покупать машину с электроусилителем. Но если материальная сторона вопроса — не проблема, то выбор напрашивается сам собой.
Жидкость для гидроусилителя руля по своему составу бывает двух видов: Минеральные составы. Используются в большинстве случаев именно для гидравлических усилителей руля. Эти масла благодаря своему составу обладают свойством продлевать жизнь резиновым деталям механизма, которые имеют «привычку» изнашиваться при повышенных нагрузках. Синтетические составы. Применяются для работы рулевого управления крайне редко. В состав синтетических масел входят каучуковые волокна, которые пагубно сказываются на состоянии резиновых деталей ГУР. По цвету гидравлическая жидкость бывает красного и желтого оттенков. Также в продаже можно найти зеленые масла, но редко. Именно по цветам автомобилисты обычно и определяют жидкость для ГУР. Цвет говорит и о свойствах конкретного типа масла: • Красный. Масло может быть как на минеральной, так и на синтетической основе. Обычно масло этого цвета используется для КП-автомат, иногда для рулевого механизма. Можно смешивать жидкости красного и желтого оттенка, если они одного вида. Но ни в коем случае нельзя смешивать красное синтетическое масло с красным минеральным. • Желтый. Универсальный вариант, может использоваться и для коробок передач («механики» и «автомата»), и для заправки гидроусилителя. Для ГУР чаще всего используется именно жидкость желтого цвета. • Зеленый. Смесь зеленого цвета также может быть на синтетической и минеральной основе. Но предназначена только для механических КП. Смешивание с другими оттенками не допускается. Гидравлическая жидкость должна быть устойчива к понижению температуры, сохранять рабочие свойства при высоких температурах и быть безопасной для находящихся в машине людей - то есть не испарять вредные для здоровья химические реагенты. «Правильная» жидкость подбирается методом проб и ошибок. Не стоит экономить на составах - лучше спросить у опытных автомобилистов и, найдя хороший продукт, пользоваться им постоянно.
3. Отсоединяется подводящий маслопровод, система прокачивается. Для прокачки необходимо просто покрутить рулевое колесо, чтобы масло вышло. Двигатель при этом остается выключенным. После этого основной шланг присоединяется обратно, и все те же манипуляции производятся для выводящего шланга (он, как правило, расположен выше). 4. Теперь в бачок можно заливать новую жидкость. Она должна подняться до уровня между Min и Max. Затем проводится прокачка системы путем вращения руля. 5. Уровень масла после прокачки снова проверяется - при необходимости оно доливается, и система снова прокачивается. Повторять придется, пока жидкость не останется на нужном уровне. 6. Теперь можно спустить автомобиль на землю и немного проехаться, после чего снова проверить уровень жидкости в бачке. Надо проследить, чтобы она не превышала отметку Max – тогда в процессе движения масло разогреется и начнет вытекать из емкости. В случае превышения допустимой нормы излишек жидкости необходимо убрать.
✔ Течь гидравлической жидкости. Образуется при повреждении маслопроводов – на них появляются трещины, проколы, стенки могут оказаться протерты, если шланг контактирует с другими элементами кузова. ✔ Руль трудно провернуть. Если туго крутится руль с гидроусилителем, то причин может быть несколько. Среди них: • плохое натяжение или износ ременного привода; • снижение уровня масла в системе; • засорение фильтр заправочной емкости; • падение давления в системе; • попадание воздуха в систему. ✔ Руль тяжело поддается при быстром повороте. Причина может заключаться в поломке насоса, ременной передачи или в завоздушивании системы. ✔ Повышение шумности и появление вибраций. Если гудит ГУР при повороте руля, значит, уровень масла значительно понизился и требуется его долить. Если руль начинает вибрировать – причина в завоздушивании гидросистемы.
Для устранения поломки насоса гидроусилителя руля используется ремкомплект, в который входят: • сальник для подшипника; • уплотнитель для задней крышки; • уплотнитель для установки в точке движения вала. Если в ГУР попал воздух, необходимо его удалить и проверить состояние уплотнителей (при необходимости заменить). Если отказал ЭУР, отремонтировать его проблематично. Начать следует с проверки проводки – ее повреждение приводит к отказу электроусилителя. Ремонт стоит проводить только после детального изучения электросхемы конкретного автомобиля. При поломке более серьезной чаще всего меняется вся система в сборе. Электроусилители – новый этап в развитии автомобилестроения, но они пока не в состоянии вытеснить ГУР, несмотря на все свои преимущества.
