Гидроусилитель руля автомобиля: назначение, принцип работы, типичные поломки

Что лучше ГУР или ЭУР

Были времена когда водители обходились без усилителя рулевого управления и для того, чтобы повернуть руль, требовались некоторые усилия. Особенно это касалось водителей грузовых автомобилей и автобусов. Поэтому инженеры и начали задумываться о том как облегчить управление рулем. Так был придуман гидроусилитель руля или ГУР. Позже инженеры поняли, что необходим более надежный и компактный усилитель рулевого управления поэтому был изобретен электро усилитель руля (ЭУР). В этой статье мы немного поговорим о конструкции ГУР и ЭУР, а также попробуем разобраться, что все таки лучше. Впервые ГУР на советских автомобилях начал устанавливаться в ГАЗ 14 Чайка, остальные советские автомобили не имели усилителя рулевого управления. Автомобили иностранного производства начали оснащаться ГУР на много раньше.

2) Бачок с жидкостью

4) Золотниковый распределитель

5) Соединительные штанги

ГУР работает по следующему принципу.

1) От коленчатого вала двигателя в действие приводится насос гидроусилителя.

2) Насос гидроусилителя под давлением подает жидкость в золотниковый распределитель.

3) При повороте рулевого колеса распределитель подает поток жидкости от насоса в левую или правую полость гидроцилиндра.

4) Под давлением жидкости поршень гидроцилиндра перемещается облегчая поворот рулевого колеса, поворот колес осуществляется за счет рулевого привода. При движении по прямой жидкость гидроусилителя направляется обратно в бачок.

1) Более дешевое производство по сравнению с ЭУР.

2) Благодаря стойкости к большим нагрузкам имеется возможность устанавливать на внедорожники, автобусы и грузовики.

3) В отличие от ЭУР не подвержен программным сбоям.

1) Конструкция ГУР занимает много места.

2) Некоторая мощность ДВС теряется, так как привод насоса гидроусилителя работает от коленчатого вала двигателя.

3) Нуждается в регулярном техническом обслуживании: герметичность патрубков, уровень жидкости в бачке и т.д

2) Торсионный стержень и вал рулевой колонки

3) Рулевой механизм

4) Датчик положения рулевого колеса

5) Датчик крутящего момента

6) Электронный блок управления

Принцип работы ЭУР.

1) Когда водитель поворачивает рулевое колесо, начинает скручиваться торсионный стержень.

2) Датчик крутящего момента измеряет величину момента затем передает информацию блоку управления.

3) Далее блок управления обрабатывает данные с датчиков ЭУР и сравнивает их с показаниями других датчиков (скорости, оборотов коленчатого вала и др).

4) Блок управления вычисляет усилие которое необходимо приложить для поворота колес и дает нужную команду электродвигателю.

5) Электродвигатель воздействует на рулевую рейку тем самым облегчая водителю поворот рулевого колеса.

1) Возможность реализации дополнительных вспомогательных электронных систем, например парковочный ассистент.

2) Имеется возможность настройки рулевого управления.

3) Компоненты ЭУР занимают мало места.

4) Легкость в обслуживании. Нет необходимости следить за герметичностью и уровнем жидкости, а также за исправностью насоса.

5) ЭУР не расходует мощность двигателя.

1) Дорогой ремонт в случае поломки.

2) Из-за слабой мощности грузовики и внедорожники не могут быть оснащены ЭУР.

3) Может перегреться или временно работать в аварийном режиме при неблагоприятных дорожных условиях

4) Возможен сбой программного обеспечения.

Как видно каждая система усиления рулевого управления имеет свои достоинства и недостатки. Тем не менее все чаще и чаще легковые автомобили оснащаются ЭУР. Тяжелая техника по-прежнему использует ГУР. Перейдут ли все производители со временем на ЭУР или у ЭУР обнаружатся серьезные недостатки и ограничения которые не позволят производителям полностью отказаться от ГУР ? Кто знает время, покажет.

Рулевой механизм Active Steering с переменным передаточным отношением

Можно ли изменять передаточное отношение усилия на руле? Этот вопрос особенно актуален при движении автомобиля на высокой скорости, когда не требуется лишняя острота рулевого управления. Ведь небольшие изменения положения руля могут повлиять на движение автомобиля, что непременно заставит водителя волноваться. Чего не скажешь о парковке автомобиля, здесь все наоборот, хочется не крутить руль туда-сюда на большие углы.

Тут на помощь устанавливается рейка с переменным профилем: в нулевой зоне зубья треугольные, а ближе к краям — трапецеидальной формы. Шестерня входит с ними в зацепление с разным плечом, что помогает изменить передаточное отношение.

Масло для ГУРа

Жидкость, которая заливается в систему гидроусилителя руля, играет роль не только рабочего тела всего механизма, но ещё и смазки для насоса. В связи с этим, при её доливках либо заменах необходимо использовать масла, рекомендованные производителями, чтобы не допустить преждевременного выхода насоса из строя.

В теории, рабочей жидкостью ГУРа можно пользоваться весь срок эксплуатации автомобиля (как и маслом в коробке переключения передач). Однако на практике рекомендуется всё-таки периодически (примерно раз в 3-5 лет) менять масло гидроусилителя.

Ведь в ходе эксплуатации ГУРа всегда повышается температура его элементов. За счёт этого греется и рабочая жидкость, что ведёт к ухудшению её физических свойств. Присадки в её составе ведь деградируют от нагрева и трения, и гидравлическая жидкость постепенно начинает терять свои качества.

Когда при контроле состояния масла ГУРа в нём замечены мелкие посторонние частицы, или чувствуется горелый запах – это значит, что точно настало время для замены, и произвести её нужно как можно быстрее.

Менять надо масло и тогда, когда проявились признаки неисправности в гидроусилителе. Это тяжёлый ход руля, шумная работа насоса. Они говорят о том, что во время работы появиляются воздушные пробки, и надо масло поменять либо долить.

Объём рабочей жидкости при полной её замене не превышает полутора литров. Для масла ГУРа замеряется два уровня: холодный и горячий. Холодный уровень – это та точка, при которой температура рабочей жидкости находится в пределах от 0 до 30-ти градусов. Уровень горячий – та точка, при которой температура масла находится в пределах от 50-ти до 80-ти градусов.

Масло, которое заливается в систему гидроусилителя руля – это универсальные жидкости ATF или Multi HF, которые применяются не только в ГУРах, но и в автоматических коробках переключения передач. Любо – специализированные масла, разработанные специально и только для гидроусилителя, которые маркируются как PSF.

Выбирая масло для ГУРа, лучше ориентироваться на рекомендации автопроизводителя, и делать указание из сервис-книжки машины «выбором №1».

Как и моторное масло, рабочие жидкости для ГУРов могут делаться на минеральной, полусинтетической или синтетической основе. Выбирать надо тот, что рекомендован именно для данной модели автомобиля, во избежание возможного несоответствия химического состава разных рабочих жидкостей и, соответственно, повреждения металла отдельных элементов системы или резиновых уплотнителей.

Гидроусилитель руля стал для автомобилистов всего мира счастливой возможностью крутить руль практически без мускульных усилий – что называется, «двумя пальцами». А особенно – для автомобилисток.

Комфортное и лёгкое управление машиной превратились из роскоши в общераспространённый стандарт. ГУР надёжен и безотказен, однако, как и любой механизм, требует некоторого минимального внимания к себе, своевременного ухода и устранения неисправностей.

Величина гидравлического давление в гур грузовых автомобилей

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

1. После тщательной очистки соединения шланга высокого давления с насосом гидроусилителя, отсоедините шланг от насоса и установите специальное оборудование (датчик давления масла, соединительные патрубки). Затените каждую гайку с соответствующим моментом затяжки.
   • Специальный инструмент:
     • (А) — 09915-77411 (датчик давления масла)
     • (B) — 09915-77420

Чтобы проверить давление в гидроусилителе руля, для начала нужно установить автомобиль на специальный двухстоечный домкрат.

После чего необходимо снять защитный кожух, установленный на поддоне картера двигателя.

Далее проверить уровень рабочей жидкости в масляном баке системы ГУР (при необходимости дозаправить) и натяжение приводного ремня насоса (при необходимости ослабить или подтянуть).

Гидравлический усилитель руля (ГУР) в автомобиле

Было бы легче ответить на ваш вопрос, если бы вы указали модель транспортного средства.

На всех современных насосах гидроусилителя руля расположен редукционный клапан сброса давления, который изначально сконфигурирован на определенный показатель.

В отечественных транспортных средствах он составляет от 90 до 125 атмосфер, в иномарках — от 60 до 100 атмосфер. 1 атмосфера равна 1,01325 бар.

Все о замере показателя давления в гидроусилителе руля в домашних условиях

Для более точного измерения обратного гидравлического давления в системе ГУР, необходимо, чтобы автомобиль работал в холостом режиме, при средних оборотах, а рулевое колесо находилось в одно положении.

При измерении обратного давления, манометр должен показывать величины не более чем 1000 кПа (10 кг/см 2 , 142 psi).

Если показатель больше требуемого, скорей всего проблема в регулирующем клапане или же гидравлические патрубки загрязнены.

Обратите внимание =>  Молодая семья бийск 2019

Какое давление в системе гидроусилителя руля

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.

Гидравлическое давление в системе ГУР

Конечно, это крайне простое описание и не затрагивает мелких, но важных деталей, тем не менее, именно эти узлы являются основными.

Теперь расскажем о каждом из компонентов, чтобы к итогу их описания у нас сложилась общая картина работы ГУР автомобиля.

В процессе описания компонентов, возвращайтесь к общей картинке выше, при этом вы будете более четко представлять связь компонентов между собой и их цели в системе.

Принцип работы гидроусилителя руля

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.

Гидравлический усилитель рулевого управления автомобиля

1. Масло перекачивается по системе, а избыток давления направляется в расширительную емкость, пока водитель не начнет поворачивать рулевое колесо.
2. Во время поворота баранки торсион распределителя улавливает направление вращения, за счет чего срабатывает один из двух клапанов, открывающий проток гидравлической жидкости к поршню цилиндра.
3. Масло надавливает на поршень с одной стороны, заставляя его толкать рейку либо тягу в нужном направлении, пока водитель не перестанет поворачивать руль. Когда рулевое колесо останавливается в любом положении, распределитель закрывает клапан, а поршень прекращает подталкивать рейку.
4. При вращении баранки в обратную сторону первый клапан закрывается и тут же срабатывает второй. Жидкость поступает к поршню с другой стороны, заставляя его перемещаться и толкать рейку в другом направлении.

Гидроусилитель руля

В грузовых автомобилях КАМАЗ, ГАЗ, ЗиЛ и других широко используются насосы ГУР, интегрированные с бачком. Но сегодня больше распространены насосы с вынесенным бачком, что обусловлено удобством компоновки агрегатов на двигателе и в моторном отсеке, а также удобством обслуживания гидроусилителя.

Из чего состоит и как работает гидроусилитель руля?

Автомобилисты старшего поколения хорошо помнят, как нелегко было поворачивать колеса старых машин на стоянке либо при движении на малой скорости. Решением проблемы стал гидравлический усилитель (ГУР), который сначала был добавлен в рулевой механизм грузовиков, а затем перекочевал и на легковые автомобили. Его задача – помочь водителю преодолеть сопротивление механизмов и силу трения шин о дорожное покрытие, тем самым облегчая вращение баранки

Автолюбителям, уделяющим пристальное внимание обслуживанию собственного «железного коня», не помешает ознакомиться, как работает гидроусилитель руля и узнать его слабые места

Виды и их конструктивные особенности ГУР

Ещё кое-что полезное для Вас:

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.

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.

Устройство гидроусилителя руля

Система гидроусилителя устроена так, что даже если она полностью даст сбой, автомобилем все равно можно будет спокойно управлять. Такой механизм применяется практически на любых типах рулевого управления. Самое распространенное применение получили реечные системы.

В таком случае гур состоит из следующих элементов:

• Бачка (похож на расширительный бачок системы охлаждения или тормозов);
• Насоса гидроусилителя;
• Распределителя ГУР;
• Гидроцилиндра;
• Соединительных шлангов высокого и низкого давления.

Бачок ГУР

Бачок это резервуар, с которого масло всасывается насосом для функционирования механизма. В емкости имеется фильтр. Он нужен, чтобы удалять из рабочей жидкости стружку и другие твердые частички, которые могут препятствовать работе некоторых элементов механизма.

Чтобы уровень масла не понижался до критического значения (или еще ниже), в конструкции бачка имеется отверстие для щупа. Рабочая жидкость гидроусилителя имеет масляную основу. Благодаря этому помимо необходимого давления в магистрали все элементы механизма смазываются.

Иногда бачок изготавливается из прозрачного прочного пластика. В таком случае щуп не нужен, а на стенке бачка будет нанесена шкала с максимальным и минимальным уровнем масла. Некоторые механизмы для определения точного уровня требуют непродолжительной работы системы (или нескольких поворотов руля вправо/влево).

Щуп, или в случае его отсутствия сам бачок, часто имеют двойную шкалу. На одной части указываются показатели для холодного мотора, а на второй – для прогретого.

Насос гидроусилителя

Функция насоса – обеспечивать постоянную циркуляцию масла в магистрали и создавать напор для перемещения поршня в механизме. В большинстве случаев производители оснащают автомобили лопастной модификацией насосов. Они крепятся на блоке цилиндров. На шкив устройства надевается ремень ГРМ или отдельный ремень привода насоса. Как только мотор начинает работать, крыльчатка насоса также начинает вращаться.

Давление в системе создается благодаря оборотам мотора. Чем большим будет их число, тем большее давление создается в гидроусилителе. Чтобы в системе не создавалось чрезмерное давление, насос оснащается клапаном сброса.

Существует две модификации насосов ГУР:

• Регулируемый. Такая модификация поддерживает стабильное давление в магистрали благодаря изменению рабочего объема устройства;
• Нерегулируемый. Такие модификации оснащаются редукционным клапаном, который поддерживает стабильное давление в магистрали.

Более современные насосы оснащаются электронным датчиком давления, который посылает на ЭБУ сигнал об открытии клапана при повышенном давлении.

Распределитель ГУР

Распределитель могут устанавливать либо на вал руля, либо на привод рулевого механизма. Он направляет рабочую жидкость в нужную полость гидроцилиндра.

Распределитель состоит из:

• Торсиона – стержня, который работает на скручивание. Один его край вставляется в полость вала распределителя, а другой закреплен внутри золотника.
• Вала – полого цилиндрического элемента. В нем имеются каналы для движения масла. Он соединяется с карданным валом механизма рулевого управления;
• Золотника, соединенного с валом ГУРа. С другого конца он соединяется шестеренкой с рулевым механизмом.

Существуют осевая и роторная модификация распределителей. Во втором случае золотник зацепляет зубья рулевой рейки благодаря вращению вокруг оси вала.

Гидроцилиндр и соединительные шланги

Сам гидравлический цилиндр это механизм, на который оказывается давление рабочей жидкости. Он и перемещает рулевую рейку в соответствующем направлении, что облегчает работу водителю при выполнении маневров.

Внутри гидроцилиндра имеется поршень с закрепленным на нем штоком. Когда водитель начинает поворачивать руль, в полости гидроцилиндра создается избыточное давление (показатель около 100-150 бар), благодаря чему поршень начинает перемещаться, толкая шток в соответствующем направлении.

От насоса к распределителю и гидроцилиндру жидкость идет через шланг высокого давления. Нередко вместо них для большей надежности используется металлическая трубка. Во время холостой циркуляции (бачок-распределитель-бачок) масло движется через шланг низкого давления.

Типы гидроусилителей рулевого управления

Модификация гидроусилителей руля зависит от производительности механизма и его технических и динамических характеристик. Существуют такие типы ГУР:

• Золотниковый вариант – имеет высокий КПД, используется в бюджетных автомобилях и моделях среднего класса;
• Вариант сопло/заслонка – среди недостатков низкий КПД и требует больше энергии, когда нагрузка увеличивается. Из-за таких показателей с применением данной модификации ГУР увеличивается нагрузка на силовой агрегат. Обладают высокой чувствительностью, поэтому чаще всего используются в гидроусилителях мостового плана;
• Струйный вариант – не имеет силы трения в полости распределителя, а также обладает простотой в эксплуатации и долговечностью. Подобные гидроусилители не прихотливы к качеству масла;
• Электрический вариант – современная технология, которая функционирует даже при выключенном двигателе. В основном устанавливаются на спроткары и автомобили премиум-класса.

В некоторых современных системах усилителей рулевого управления на гидравлическом приводе устанавливается радиатор для охлаждения рабочей жидкости.

Преимущества электроусилителя руля:

• Работа усилителя не зависит от оборотов двигателя;
• Лучшая информативность (усилитель руля выбирает режимы работы в зависимости от скорости автомобиля);
• Работа усилителя руля не зависит от температуры;
• Электроусилитель более экономичный, по сравнению с гидроусилителем;
• Повышенная надежность по сравнению с гидроусилителем (ведь исключается подтекание рабочих жидкостей);
• Неприхотливое обслуживание;
• выше симметричность руля.

Электроусилитель руля потребляет энергию только при вращении рулевого колеса, что делает его более экономичным и эффективным. КПД электродвигателя выше, чем КПД гидравлического насоса.

Принцип работы

Чтобы иметь хотя бы примерное понятие об устройстве и работе гидроусилителя, лучше всего рассмотреть несколько наиболее частых ситуаций, когда она приводится в действие. Например, машина с заведенным мотором просто стоит. В такой позиции система ГУР никаких действий не предпринимает: гидравлическая жидкость перекачивается помпой по шлангам из бачка и беспрепятственно возвращается обратно. 

Часто встречающаяся ситуация №2 – водитель вращает рулевое колесо во время движения. В этот момент задействуется вал, на который поступает крутящий момент от рулевого колеса, далее он передается на торсион. Этот элемент, в свою очередь, начинает закручиваться относительно собственной оси. Причем поворотный золотник не срабатывает, и гидравлическая жидкость подается в гидроцилиндр под высоким давлением, оказывая воздействие на поршень со штоком. В итоге шток давит на рулевую рейку, и та перемещается в соответствии с усилием, заданным водителем за счет поворота руля. В итоге поворачиваются и сами колеса. 

Специалисты утверждают, что система оказывается в самой трудной ситуации №3 – если водитель на неподвижном автомобиле до упора выворачивает «баранку» либо просто удерживает ее под определенным углом в одном и том же положении. Такие манипуляции приводят к тому, что распределитель не способен вернуться в исходное положение, и гидравлическая помпа находится под максимальной нагрузкой. При этом довольно часто снижается комфортность вождения: появляются вибрации, шум, руль может бить в руку и пр. неприятные моменты. Однако они сразу же перестают себя проявлять, как только колеса выравниваются, и автомобиль начинает двигаться. 

Устройство и работа гидроусилителя руля продуманы таким образом, чтобы при выходе из строя одного из его компонентов рулевое управление продолжало работать в стандартном режиме. С той лишь оговоркой, что вращать руль в нештатных ситуациях приходится все-таки с большим усилием. 

Выполняемые задачи и применение

По своему роду деятельности гидронасос обеспечивает поступление энергии к исполнительному механизму в виде циркуляции рабочего тела системы – специального масла, под высоким давлением. Производимая работа определяется величиной этого давления и скоростью потока. Поэтому ротор насоса должен вращаться достаточно быстро, перемещая при этом значительные объёмы в единицу времени.

Отказ насоса не должен приводить к прекращению функционирования рулевого управления, колёса по-прежнему можно будет поворачивать, но усилие на руле резко возрастёт, что может стать неожиданным для водителя. Отсюда высокие требования по надёжности и долговечности, которые выполняются благодаря проверенной конструкции, избранному способу нагнетания и хорошим смазывающим свойствам рабочей жидкости.

Конструкция механизма

Гидравлический усилитель рулевого колеса состоит из нескольких элементов, соединенных между собой маслопроводами:

• насос, чей ротор приводится в движение ременной передачей от коленчатого вала двигателя;
• распределитель, направляющий усилие в нужную сторону;
• гидроцилиндр с поршнем, жестко связанный с рулевым механизмом (рейкой или тягами);
• расширительный бачок с запасом гидравлической жидкости (масла).

Насос располагается неподалеку от шкива коленчатого вала и соединен с ним приводным ремнем. В зависимости от конструкции авто этот же привод может крутить вал генератора и помпы. Управляющий клапан, он же — распределитель встроен в механизм рулевого вала и реагирует на поворот баранки в ту или иную сторону благодаря специальному устройству – торсиону.

Местонахождение гидроцилиндра зависит от типа рулевого механизма. В большинстве автомобилей он вмонтирован в рейку и представляет собой поршень, толкающий ее в необходимом направлении. В машинах с червячным приводом руля (так называемой рулевой колонкой) цилиндр – это отдельный агрегат. К нему присоединены тяги, отвечающие за поворот передних колес.

Перечисленные элементы объединены в одну систему патрубками, рассчитанными на высокое давление, по которым циркулирует рабочее тело – масло. Его запас находится в расширительном бачке, установленном в наиболее высокой точке системы.