Электрогидроусилитель руля (эгур): принцип работы

Плюсы и минусы гидроусилителя руля

Нет никаких сомнений в том, что достоинств у системы гидроусиления рулевого управления гораздо больше, чем недостатков. Иначе ГУР не завоевал бы такой всеобщей популярности: ведь им в наше время оснащается абсолютное большинство новых машин всех ведущих автопроизводителей.

Надёжность

Гидравлическая система усиления руля очень надёжна. Она испытана многолетней практикой на различных видах автомашин и показывает практически безупречную безотказность.

Гидравлический усилитель руля обладает способностью развивать серьёзную мощность и преодолевать значительное сопротивление силе трения со стороны колёс. Поэтому применять его есть возможность на автомобилях любой грузоподъёмности и габаритных размеров.

Комфорт

Комфорт в управлении автомобилем для водителя – основная характерная черта и главный плюс рулевого гидроусилителя. ГУР, собственно, и создавался именно с такой целью – значительно облегчить человеку процесс управления автомобилем, избавить его от необходимости прилагать мышечные усилия при оборотах рулевого колеса.

Быстрое реагирование

Так как рулевое колесо вращается с ГУРом гораздо легче, чем без него, и оборотов «баранки» требуется меньше, у водителя появляется возможность живее и оперативнее реагировать на любые быстрые изменения в дорожной ситуации.

Лучшая точность и острота управляемости

Возможности, которые предоставляет использование гидравлического усилителя, дают дополнительный бонус всем производителям автомобилей. Так как ГУР фактически выполняет вместо водителя его физическую работу, в конструкции машин появилась возможность применять рулевые механизмы с меньшим передаточным отношением.

Среди недостатков гидравлического усилителя руля, отмечаются следующие его свойства.

Чтобы не спровоцировать поломку ГУРа, рулевое колесо нельзя надолго задерживать в крайнем правом или левом положении. В особенности – на повышенных оборотах двигателя. В этом случае, из-за образования критически сильного давления, масло может выдавить сальники и вытечь.

Устройство привода гидронасоса выполнено таким образом, что он функционирует безостановочно вместе с двигателем авто. Из-за этого насос изнашивается быстрее и отнимает часть энергии мотора, пусть незначительно, но всё же увеличивая расход горючего.

Все элементы системы гидроусилителя руля нуждаются в периодическом обслуживании, а также требуется следить за уровнем гидравлической жидкости в его расширительном бачке.

ГУРы на автомобилях эконом-класса и машинах бюджетных ценовых категорий при передвижении на больших скоростях делают рулевые колёса малоинформативными. Только в дорогих автомашинах реализовано особенное устройство насоса гидроусилителя руля, которое позволяет снижать давление масла в системе при повышении оборотов силового агрегата. Руль при этом как бы «наливается» некоторой тяжестью, и ощущение «пустоты» при управлении машиной на значительных скоростях не возникает.

Принцип 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.

Как работает ГУР

Не сложно догадаться, что одним из ключевых элементов в системе гидроусилителя является золотник. Именно от его положения зависит процесс работы тех или иных элементов. Принцип и схема работы гидроусилителя с роторным или осевым движением золотника не имеют значительных отличий.

Принцип работы гидроусилителя руля состоит в следующем: когда руль неподвижного золотника находится в центральном положении, его удерживают специальные центрирующие пружины. В этом же положении рабочая жидкость свободно двигается по всей системе, при условии правильного расположения распределителя. В это же время насос работает усиленно, его задачей на данном этапе – прогон масла по усилителю. Насос работает не зависимо от того, происходит поворот колес или нет. Его основной задачей является прокачка жидкости по всей системе.

При условии, что руль поворачивается, происходит перемещение золотника. Он, переместившись, перекрывает сливную магистраль и в одну из полостей цилиндра под давлением подается рабочая жидкость. В это же время элементы поршня и шток под воздействием на них жидкости под давлением поворачивают колеса и корпус распределителя в сторону движения золотника. Корпус распределителя настигает золотник лишь тогда, когда тот прекращает свое движение. Это говорит о том, что поворот выполнен.

После выполнения маневра (когда руль находится в прямолинейном положении), золотник возвращается в нейтральное положение и открывается магистраль для слива жидкости.

Рассмотрим некоторые важные рекомендации по эксплуатации данного устройства.

Чтобы избежать преждевременной замены деталей системы необходимо своевременно выполнять замену масла и фильтрующий элемент в бачке. Замена должна производиться не реже одного раза в два года.

Категорически запрещено использовать автомобиль, если насос для подачи рабочей жидкости вышел из строя. Это может привести к скоропостижному износу распределителя и остальных элементов рулевого управления, так как их работа невозможна в данном режиме. Желательно, при малейшей неисправности, отказаться от использования транспортного средства и как можно скорее заняться его ремонтом.

Так как большинство современных автомобилей оборудованы гидроусилителем, то крайне, необходимо знать все об этом механизме.

Как гидроусилитель выключается при повышении скорости автомобиля

На значительных скоростях автомобиля, необходимо отключать ГУР в целях безопасного управления машиной. Лёгкая «баранка» может привести к чрезмерной управляемости и большой чувствительности колес на малейшее отклонение рулевого колеса. Чтобы этого избежать в схеме гидроусилителя руля применяется несколько систем, изменяющих усилие в зависимости от числа оборотов двигателя или скорости машины.

ГУР с регулированием давления по числу оборотов

В клапане регулирования выходного потока, расположенном в корпусе насоса ГУР, установлен дополнительный золотник. Находиться между клапаном формирования потока и проходным отверстием. Он уменьшает поток гидравлики на выходе из насоса путем уменьшения выходного сечения. Рассмотрим наглядный пример.

При низких оборотах мотора давление в камере «А» давит на золотник. Его недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины, он не смещается и проходное сечение не изменяется.

По мере роста числа оборотов, давление в камере «А» возрастает. Оно продолжает давить на стенку золотника и преодолевает сопротивление возвратной пружины. Он смещается, перекрывая выходное отверстие. Поток гидравлической жидкости уменьшается. Это вызывает большую разницу давления в камерах «А» и «С», клапан управления потоком смещается влево, больше открывая выходное отверстие со стороны всасывания насоса. Это уменьшает давление, выходящее из насоса, поступающее в распределительный механизм ГУР.

При дальнейшем росте числа оборотов двигателя, золотник больше перекрывает выходной канал. Полностью выходное отверстие не перекрывается, какими бы не были высокими обороты коленвала, в системе усилителя остается минимальное давление. Таким образом, минимизируется помощь гидроусилителя по мере роста числа оборотов двигателя.

ГУР с регулированием давления по скорости движения

Работа этой системы основана на датчике скорости автомобиля. Компьютер дает сигнал на электромагнитный клапан, установленный в распределительном механизме.

Внутри распределителя находится управляющая камера. По мере увеличения скорости авто, открывается электромагнитный клапан. Он подает гидравлическую жидкость в камеру распределителя. Внутри её повышается давление, препятствующее скручиванию торсиона. В результате руль становиться «тяжелее».

Существуют типы гидроусилителей, где на торсион влияет не давление в камере, а плунжер. По мере роста скорости автомобиля, давление давит на плунжер. Он толкает вал распределителя в направление, противоположное вращению рулевого колеса. Это увеличивает реактивное сопротивление на руле.

Исполнительный (распределительный) механизм

Он выполнен единым целым с корпусом рулевой рейки. К нему подводятся шланги от насоса ГУР. От него трубками или шлангами передается давление жидкости к гидроцилиндру рейки.

Внутри него находится два вала – распределительный и торсионный. На последнем закреплен поворотный золотник. Торсионный вал отличается определенной гибкостью. При вращении «баранки» он закручивается, причем рейка остается неподвижной. При закручивании вала в корпусе распределительного механизма открываются определенные полости. Через них давление жидкости давит на ту или другую сторону гидравлического цилиндра усилителя. Происходит его смещение и движение рулевого механизма в нужном направлении.

Вращение торсиона относительно распределительного вала ограничено стопором. Он позволяет торсионному валу незначительно двигаться относительно распределительного вала. Если насос ГУР не работает, и нет давления жидкости, стопор дает возможность водителю вращать колеса без участия гидравлического усилителя.

Разберем схему работы распределительного механизма гидроусилителя руля. Существует три его положения – нейтраль, когда колеса прямо или рулевое колесо неподвижно, поворот влево и вправо.

Нейтральное положение

Условно говоря, в таком положении золотника распределительного механизма сливные и напорные отверстия остаются приоткрытыми. Жидкость от насоса ГУР равномерно поступает в обе полости цилиндра, часть её сливается обратно в бачок. С двух сторон гидроцилиндра создается одинаковое давление, поршень остается в нейтральном положении.

Поворот влево

Поворачивая руль влево, закручиваем торсион. Проходное сечение между валом распределителя и поворотным золотником, внутри которого помещен торсион, увеличивается. Через открытую полость жидкость устремляется в левую часть гидравлического цилиндра, на схеме показано красным цветом. С той стороны повышается давление, цилиндр смещается вправо, увлекая за собой рейку, колеса поворачивают влево.

В этот момент в противоположной стороне цилиндра находится жидкость, которую нужно куда-то слить, потому что для её сжатия понадобится дополнительная сила и водителю тяжело повернуть руль влево. В этот момент в распределительном механизме открываются сливные полости, обозначенные желтой стрелкой. Она через них сливается обратно в расширительный бачок ГУР.

Если перестают вращать руль, вал распределительного механизма возвращается в нейтральное положение. Проходные сечения между валом распределителя и золотником становятся первоначальными. Гидравлическая схема гидроусилителя рулевого управления возвращается в исходное состояние, давление в обеих полостях цилиндра уравнивается, поршень прекращает движение.

Поворот вправо

Аналогичным образом происходит при повороте вправо. Золотник поворачивается в правую сторону относительно распределительного вала. Увеличиваются зазоры проходных сечений, жидкость поступает в правую часть цилиндра. Одновременно, через открытые сливные полости, она сливается из левой полости гидроцилиндра. Поршень двигается влево вместе с рейкой, осуществляется поворот колес в правую сторону.

Повернув «баранку» на определенный угол, и прекратив её вращение, вал распределительного механизма возвращается в нейтральное положение относительно золотника. Размеры проходных сечений возвращаются в исходные значения. Схема гидравлического усилителя переходит в начальное состояние, поршень перестает двигаться.

Устройство и назначение

ГУР монтируется на рулевой механизм любого типа. Большая часть легковушек комплектуется устройством реечного типа. В таком случае схема ГУРа будет следующей:

бачок, для залива технической жидкости;
маслонасос;
золотниковый распределитель;
гидроцилиндр;
соединительные шланги.

Главная функция гидроусилителя – упрощение рулежкой для обеспечения комфорта водителя. Управлять автомобилем с ГУРом очень легко и просто. К тому же автовладельцу не нужно для совершения маневра выполнять полных 5-6 оборотов в сторону поворота. Это очень актуально в плотном городском режиме или на загруженных улицах.

Читайте наc:

Бачок

В бочок заливается техническая жидкость. Также здесь установлен специальный щуп, с помощью которого можно контролировать уровень масла, и фильтрующий элемент. Техническая жидкость смазывает трущиеся пары механизмов, с его помощью также передается усилие от насоса к гидроцилиндру. Для защиты от грязи и металлической стружки, которая образуется в процессе эксплуатации, внутри бачка установлена сетка. Если бак выполнен из полупрозрачного пластика, то проверить уровень жидкости можно визуально. В противном случае это делается с помощью щупа.

В некоторых транспортных средствах уровень жидкости в бачке ГУРа можно проверить только после того, как будет запущен силовой агрегат (на короткое время), либо после вращения рулевым колесом несколько раз в разные стороны, когда машина работает на холостом ходу. На щупе или внутри резервуара можно увидеть специальные насечки. Они отражают уровень жидкости, как для «горячего» мотора, так и для «холодного». Также здесь присутствуют о и «Max».

Насос

Основная функция насоса в устройстве ГУРа – это поддержание необходимого давления для циркуляции масла. Он располагается на блоке цилиндров силового агрегата. В действие насос приводится с помощью приводного ремня. Конструкции устройства могут быть разнообразные. Чаще всего в современных машинах встречаются лопастные насосы. У них достаточно высокие КПД и износоустойчивость. Само устройство представляет собой вращающийся ротор с лопастями, помещенный в металлический корпус. В процессе работы лопасти захватывают рабочую жидкость, передавая ее под давлением в распределитель. Затем она поступает в сам гидроусилитель. Масляные насосы бывают двух типов:

регулируемые – они поддерживают постоянное давление за счет изменения производительной части;
нерегулируемые – давление поддерживается с помощью редукционного клапана.

Создаваемое насосом давление в системе может достигать 100-150 бар.

Распределитель

Распределитель отвечает за направление потоков рабочей жидкости в нужную полость гидроцилиндра или обратно. Данное устройство находится на элементах рулевого привода либо на рулевом валу. Распределитель состоит из вала, поворотного золотника и торсиона. Он может быть осевым и роторным. В первом случае золотник перемещается поступательно, во втором – просто вращается.

Гидроцилиндр и соединительные шланги

Гидроцилиндр встроен напрямую в рейку. Он состоит из штока и поршня, которые перемещают рейку под действием давления жидкости. Для циркуляции масла между элементами используются специальные соединительные шланги низкого давления.

Виды и функции жидкости гидроусилителя

Гидроусилитель позволяет поворачивать руль без особых усилий благодаря рабочей жидкости PSF, передающей усилие от насоса на поршень. Качество работы ГУРа зависит именно от качества PSF и уровня этого состава в системе.

Жидкость является маслом, выполняющим следующие функции:

защита узлов и элементов системы от коррозии;
отвод тепла во время трения деталей друг о друга, предотвращение перегрева трущихся частей.

Функциональность масла не в последнюю очередь зависит от имеющихся в его составе присадок. В частности, присадки влияют на вспениваемость состава.

Зачастую качество жидкости определяется многими автовладельцами лишь по ее цвету. Тем не менее, цвет масла не определяет полностью все его свойства.

Вместо этого стоит учитывать главные характеристики жидкости, по которым можно судить о качестве:

вязкость;
вспениваемость;
гидравлические качества;
механические качества;
химические свойства.

Масло для ГУРа бывает минеральным и синтетическим. Обычно используются минеральные составы из-за наличия в системе гидроусилителя резиновых элементов. Изделия из резины под влиянием значительных нагрузок на рулевой механизм со временем рассыхаются, а масло на минеральной основе благотворно воздействует на резиновые детали, продлевая срок их эксплуатации.

Гораздо реже используется синтетическая жидкость для гидроусилителя.

Масло для гидроусилителя может быть различных цветов: красного, зеленого или желтого. При этом можно смешивать лишь красный состав с желтым. Зеленое масло не предназначено для смешивания с другими. Также желательно не смешивать между собой синтетическое и минеральное средство.

Красную PSF на синтетической или минеральной основе, как правило, используют только в автоматических КПП. В гидроусилителях эта жидкость применяется значительно реже. Допускается смешивать красные составы с желтыми при условии их взаимной совместимости по характеристикам.

На рынке присутствует значительный выбор разновидностей масел для гидроусилителя, выпускаемых к тому же большим количеством изготовителей. Это доставляет определенные трудности для автовладельцев при выборе подходящего состава.

Требования, предъявляемые к жидкости для гидроусилителя руля:

Состав должен быть безопасным для пассажиров и водителя, поскольку во время работы он нагревается и частично превращается в пар.
Жидкость должна работать при высоких температурах (более 100 градусов Цельсия). Низкокачественное масло в таких условиях может свернуться и вспениться, в результате чего работа системы ухудшается вплоть до выхода ее из строя. При неисправном ГУРе руль будет поворачиваться, но со значительно большим усилием.
Средство не должно давать пены.

Кроме того, масло должно соответствовать требованиям, установленным инструкцией по эксплуатации транспортного средства.

Особенности устройства

Теперь поговорим непосредственно про устройство рассматриваемого узла.

Важным преимуществом системы является то, что ее можно поставить на рулевые механизмы различных типов. В случае с легковушками наиболее распространенными остаются реечные узлы.

Если отталкиваться от такого механизма, тогда схема самого ГУР будет состоять из:

бачка, внутри которого находится рабочая жидкость;
насоса;
золотникового распределителя;
гидроцилиндра;
соединительных шлангов.

Бачок представляет собой емкость, где находится рабочая жидкость. А именно специальное масло. Резервуар включает в себя фильтр и щуп, которым проверяется уровень.

Само масло отвечает за смазывание трущихся элементов, а также передает усилие от самого насоса непосредственно к цилиндру. То есть гидроцилиндру, как вы поняли.

Насос служит для поддержания правильного давления и обеспечения циркуляции жидкости. Причем этот узел ставится на блок цилиндров мотора, и работает от шкива коленвала. Сами насосы могут отличаться по своей конструкции. В основном это корпус из металла, внутри которого находятся вращающиеся на роторе лопасти.

Как правильно переключать передачи на механике: учимся идеальному вождению

Управление насосом может быть регулируемым, либо же нерегулируемым. В первом случае меняется производительная часть помпы. А во втором в игру вступает редукционный клапан.

Распределитель монтируют на рулевой вал, либо на компоненты привода рулевого узла. Именно он служит для правильного направления потоков рабочего масла в нужную полость гидроцилиндра, а также возвращают жидкость в бак.

Распределитель в основном состоит из торсиона, вала и не менее важного поворотного золотника. Узел бывает роторным и осевым

Гидроцилиндр монтируется в рейку рулевого узла. Он включает в себя такие компоненты как поршень и шток. Шток меняет свое положение под воздействием масла.

С соединительными шлангами, думаю, все прекрасно понятно.

Устройство гидроусилителя руля

Основные компоненты гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля устанавливается на рулевой механизм любого типа. Для легковых автомобилей наибольшее распространение получил реечный механизм. В этом случае схема ГУР следующая:

бачок для рабочей жидкости;
масляный насос;
золотниковый распределитель;
гидроцилиндр;
соединительные шланги.

Бачок ГУР

Бачок гидроусилителя

В бачке или резервуаре для рабочей жидкости установлен фильтрующий элемент и щуп для контроля за уровнем масла. С помощью масла смазываются трущиеся пары механизмов и передается усилие от насоса к гидроцилиндру. Фильтром от грязи и металлической стружки, возникающей в процессе эксплуатации, в бачке служит сетка.

Уровень жидкости внутри бака можно проверить визуально в случае, когда резервуар сделан из полупрозрачного пластика. Если пластик непрозрачный или используется металлический бачок, уровень жидкости проверяется с помощью щупа.

В некоторых автомобилях уровень жидкости можно проверить только после кратковременной работы двигателя либо при вращении рулевого колеса несколько раз в разные стороны во время работы машины на холостом ходу.

На щупах или резервуарах сделаны специальные насечки, как для «холодного» двигателя, так и для «горячего», уже работающего в течение какого-то времени. Также необходимый уровень жидкости можно определить и с помощью отметок «Max» и «Min».

Насос гидроусилителя

Лопастной насос гидроусилителя

Насос гидроусилителя необходим для того, чтобы в системе поддерживалось нужное давление, а также происходила циркуляция масла. Насос устанавливается на блоке цилиндров двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала при помощи приводного ремня.

Конструктивно насос может быть разных типов. Наиболее распространенными являются лопастные насосы, которые характеризуются высоким КПД и износоустойчивостью. Устройство выполнено в металлическом корпусе с вращающимся внутри него ротором с лопастями.

В процессе вращения лопасти захватывают рабочую жидкость и под давлением подают ее в распределитель и далее в гидроцилиндр.

Привод насоса осуществляется от шкива коленчатого вала, поэтому его производительность и давление зависят от количества оборотов двигателя. Для поддержания необходимого давления в ГУР используется специальный клапан. Давление, которое создает насос в системе, может достигать до 100-150 бар.

В зависимости от типа управления масляные насосы подразделяются на регулируемые и нерегулируемые:

регулируемые насосы поддерживают постоянное давление за счет изменения производительной части насоса;
постоянное давление в нерегулируемых насосах поддерживает редукционный клапан.

Редукционный клапан представляет собой пневматический или гидравлический дроссель, действующий автоматически и контролирующий уровень давления масла.

Распределитель ГУР

Схематичное устройство распределителя

Распределитель гидроусилителя устанавливается на рулевом валу или на элементах рулевого привода. Его назначение – направление потоков рабочей жидкости в соответствующую полость гидроцилиндра или обратно в бачок.

Главными элементами распределителя являются торсион, поворотный золотник и вал распределителя. Торсион представляет собой тонкий пружинистый металлический стержень, который закручивается под действием крутящего момента. Золотник и вал распределителя представляют собой две цилиндрические детали с каналами для жидкости, вставленные друг в друга. Золотник связан с шестерней рулевого механизма, а вал распределителя с карданным валом рулевой колонки, то есть с рулем. Торсион одним концом закреплен на валу распределителя, другой его конец установлен в поворотный золотник.

Распределитель может быть осевым, при котором золотник перемещается поступательно, и роторным – здесь золотник вращается.