Гидроусилитель руля – статья автотехцентра Ойл Сервис

Гидроусилитель рулевого управления устанавливается фактически на всех типах легковых автомобилей. Он не только облегчает управление в движении и маневрирование при парковке, ослабляет передачу на руль ударов от неровностей дороги, но и влияет на активную безопасность автомобиля.

В 1925 году Франсис Дэвис (США) запатентовал гидравлический усилитель рулевого управления. В 1933 г. компания General Motors попыталась установить его на автомобиль Cadillac с двигателем V12. Но впервые, гидроусилитель руля на серийном легковом автомобиле появился в 1951 г. Hydraguide – предлагался как опция на Chrysler Crown Imperial, а уже в 1952 г. ГУР стал стандартным оборудованием.

Из названия следует, что данное устройство основано на использовании принципа гидравлики. Давление в системе, создается гидравлическим насосом, приводимым в действие коленчатым валом двигателя и передается жидкостью, которая служит рабочим телом.

В конструкции предусмотрен золотниковый клапан (распределитель), который при повороте руля переводит подачу жидкости в ту или иную полость. Распределитель отслеживает усилие на руле с помощью контрольного торсиона, встроенного в разрез рулевого вала, и помогает точно поворачивать управляемые колеса.

Задача разработчиков состоит в том, чтобы сделать вращение рулевого колеса достаточно легким при маневрировании на парковке и более ощутимым, при движении с большей скоростью. А при движении с высокой скоростью, действие ГУР уменьшить до состояния обычного механического рулевого управления. И все это для того, чтобы управление автомобилем стало как можно более безопасным.

Фактически у всех гидроусилителей, вне зависимости от скорости движения автомобиля, коэффициент усиления остается постоянным. Однако, у большинства автомобилей поступающих на рынок сегодня, устанавливаются системы с переменным коэффициентом усилия на руле. Степень усиления изменяется в зависимости от скорости движения автомобиля.

Такие ГУР обеспечивают точную и быструю реакцию при движении автомобиля на больших скоростях и требуемое усилие при маневрировании автомобиля с малой скоростью.

Это достигается использованием рейки рулевого механизма с переменным передаточным отношением зубчатого зацепления (ZF). Для этого по длине рейки изменяется шаг и диаметр делительной окружности зубьев, а на шестерне шаг зубьев остается постоянным. Когда колеса выставлены для движения автомобиля прямо, передаточное число рулевого механизма равно единице и коэффициент усиления наименьший, но по мере приближения рулевого колеса к его крайним положениям, возрастает передаточное число и усиление, необходимое для поворачивания колес.

Гидроусилитель рулевого механизма, управляемый компьютером, также перестает быть чем-то необычным. Такие системы рулевого управления обрабатывают информацию от спидометра автомобиля. Их работа определяется числом оборотов двигателя и скоростью движения автомобиля. Компьютер анализирует поступающие сигналы с датчиков и вычисляет требуемый на каждый момент коэффициент усиления, который реализуется с помощью электрогидравлического модулятора давления.

Кстати, система активного рулевого управления от BMW представляет собой обычный реечный механизм с гидроусилителем (Servotronic), где рулевой вал разъединен, и в него встроена планетарная передача, корпус которой может вращаться с помощью электродвигателя. Когда последний не работает, сателлиты соединяют вал и шестерню рулевого напрямую, если же электромотор вращается, то он через «червяк» поворачивает эпициклическую шестерню и в зависимости от направления вращения увеличивает или уменьшает число оборотов на выходном валу. Такая конструкция позволяет менять передаточные числа в весьма широком диапазоне.

Последние разработки – электрические и электрогидравлические усилители. Они обычно легче гидравлических и экономичнее. Ведь привод насоса обычного усилителя вне зависимости работает постоянно, «воруя» несколько лошадиных сил и чуть топлива. Электричество же потребляется только в те моменты, когда срабатывает мотор электроусилителя или включается электрический насос электрогидравлического усилителя. Не последнюю роль в популярности этих систем играет простота управления – электронике проще работать с реле, чем с клапанами.

Обслуживание гидравлического усилителя руля

Как правило, рулевой механизм с гидроусилителем обладает высокой надежностью и не требует, кроме замены жидкости и ремня, какого либо обслуживания во время эксплуатации автомобиля. Даже в случае выхода из строя насоса усилителя, движение на автомобиле можно продолжить, хотя для поворачивания рулевого колеса в этом случае потребуется прикладывать значительно больше усилий.

Причиной отказа гидроусилителя чаще всего является обрыв приводного ремня насоса. Так что проверяйте состояние ремня регулярно, он может быть слабо натянут или изношен. Одним из признаков слабого натяжения ремня является появление отдачи (обратного толчка) на рулевом колесе. Обычно, это заметнее всего при движении автомобиля с места и когда колеса повернуты до отказа.

Необходимо также поддерживать на должном уровне количество жидкости в расширительном бачке ГУР. При необходимости, долить жидкость, но только ту, которая указана в руководстве по обслуживанию Вашего автомобиля. В продаже имеется много разных жидкостей для гидроусилителей, но помните: неподходящая жидкость может нанести непоправимый вред гидравлической системе.

Так как жидкость используется не только как рабочее тело гидросистемы, но и как смазочный материал, очень важно, чтобы ее уровень не опускался ниже нормы, в противном случае насос может выйти из строя. Следите также за чистотой жидкости. Грязная и горелая жидкость быстро разрушит насос и уплотнения гидросистемы, что обязательно повлечет дорогостоящий ремонт. Замена жидкости в ГУР требуется не часто. Обычно эта процедура по регламенту предусматривается через 60 – 90 тыс. км. Хотя на практике, идеальные сроки 50 – 60 тыс. км., или раз в два года. Именно на этом пробеге жидкость гидравлической системы становится явно грязной, а на фильтре появляются отложения и частички разного мусора.

Наиболее частой неисправностью гидроусилителей является течь жидкости. Устранение такой поломки на первом этапе, как правило, не дорогостоящая процедура. Но есть водители, которые позволяют автомобилю с таким дефектом передвигаться достаточно долго, утверждая, что в определенных случаях дешевле доливать жидкость в ГУР чем его ремонтировать. Ответ один – «каждому свое», но намного безопасней устранить такую неисправность сразу. Как мы уже упоминали, гидроусилитель не требует особого обслуживания, но тем ни менее, регулярно осматривайте узлы системы со всех сторон для своевременного обнаружения возможных подтеканий из трубопроводов, штуцеров и других деталей. Производя проверку, поворачивайте рулевое колесо из одного крайнего положения в другое и обязательно выясните, нет ли касания трубок и шлангов ГУР с деталями шасси и подвески. Кстати, необходимо избегать удержания рулевого колеса в крайних положениях, это может вызвать перегрев масла.

Небольшие течи зачастую можно устранить, используя специальные герметизирующие добавки, которые имеются в продаже, но это кратковременная мера.

В случае неисправности насоса его можно отремонтировать, воспользовавшись ремонтным комплектом новых сальников. Хотя, если насос сильно изношен, замена сальников мало что изменит. Таким образом, становится ясно, что намного дешевле ГУР обслуживать своевременно.

Плановое обслуживание системы гидроусилителя обеспечивает надежную работу этого агрегата на протяжении 300 – 400 тыс. км. А для этого необходимо вовремя заменить жидкость и приводной ремень.

Гидроусилитель руля

Гидравлический усилитель руля (ГУР) не только обеспечивает комфорт, но и повышает безопасность движения. Он помогает водителю сохранить контроль над автомобилем даже в случае разрыва передней шины. Надежность этого дорогостоящего устройства зависит от своевременного обслуживания. К появлению усилителей привела необходимость снизить усилие, прилагаемое водителем к рулевому колесу, что особенно важно для грузовых автомобилей. Даже при сложном устройстве и, как следствие, высокой стоимости гидроусилители получили большое распространение благодаря тому, что помимо основной функции (усиления) они: позволяют уменьшить передаточное отношение рулевого механизма. Это снижает количество оборотов руля между его крайними положениями и, соответственно, увеличивает маневренность; смягчают удары, передаваемые на руль от неровностей дороги, снижая утомляемость водителя и помогая удержать руль при разрыве передней шины; сохраняют возможность управления автомобилем при выходе усилителя из строя; обеспечивают «чувство дороги» и кинематическое следящее действие (см. ниже). Устройство гидроусилителя Усилитель руля (рис.1) представляет из себя гидравлическую систему, состоящую из следующих элементов. Насос обеспечивает давление и циркуляцию рабочей жидкости в системе. Наибольшее распространение получили пластинчатые насосы (рис. 2) благодаря их высокому к. п. д. и низкой чувствительности к износу рабочих поверхностей. Насос крепится на двигателе, а его привод осуществляется ременной передачей от коленчатого вала. Распределитель направляет (распределяет) поток жидкости в необходимую полость гидроцилиндра или обратно в бачок. Если его золотник (подвижный элемент) перемещается при этом поступательно — распределитель называют осевым, если вращается — роторным. Он может находиться на элементах рулевого привода или на одном валу с рулевым механизмом. Распределитель — это прецизионный (высокоточный) узел, очень чувствительный к загрязнению масла. Гидроцилиндр преобразует давление жидкости в перемещение поршня и штока, который через систему рычагов поворачивает колеса. Может быть встроен в рулевой механизм или располагаться между кузовом и элементами рулевого привода. Рабочая жидкость (специальное масло) передает усилие от насоса к гидроцилиндру и смазывает все пары трения. Резервуаром для жидкости служит бачок. В нем расположен фильтрующий элемент, а в пробке — щуп для определения уровня. Соединительные шланги обеспечивают циркуляцию жидкости по системе усилителя. Шланги высокого давления соединяют насос, распределитель и гидроцилиндр, а по шлангам низкого давления жидкость поступает в насос из бачка и возвращается в него из распределителя. В современных автомобилях электронный блок (на рисунке не показан) корректирует работу гидроусилителя в зависимости от скорости движения. Это дополнительно повышает безопасность на высокой скорости, так как водителю сложнее резко (непроизвольно) повернуть руль и, соответственно, отклонить автомобиль от траектории. Схема работы ГУР Работа гидроусилителя с осевым распределителем (без электронного блока) схематично представлена на рис. 2. При неподвижном рулевом колесе (рис. 2, а) золотник удерживается в среднем (нейтральном) положении центрирующими пружинами. Полости распределителя соединены между собой так, что жидкость свободно перетекает из нагнетательной магистрали в сливную. Насос усилителя работает только на прокачку жидкости по системе, а не на поворот колес. При повороте руля (рис. 2, б) золотник перемещается и перекрывает сливную магистраль. Масло под давлением поступает в одну из рабочих полостей цилиндра. Под действием жидкости поршень со штоком поворачивает колеса. Они, в свою очередь, перемещают корпус распределителя в сторону движения золотника. Как только рулевое колесо перестает вращаться, золотник останавливается и корпус его «догоняет». Восстанавливается нейтральное положение распределителя, при котором опять открывается сливная магистраль и прекращается поворот колес. Так реализуется кинематическое следящее действие усилителя — обеспечение поворота колес на угол, задаваемый водителем при вращении руля. «Чувство дороги» — это обратная связь от управляемых колес через усилитель к рулю. Дает информацию об условиях, в которых происходит поворот колес. Для этого, как и на автомобиле без усилителя, на скользкой дороге руль должен поворачиваться легче, чем на сухом асфальте. «Чувство дороги» (силовое следящее действие) помогает водителю правильно работать рулем в любых условиях. Для его осуществления в различных конструкциях распределителей предусмотрены плунжеры, камеры или реактивные шайбы (рис. 2, б). Чем больше сопротивление повороту колес, тем выше давление в цилиндре и распределителе. При этом одна из реактивных шайб с большим усилием стремится вернуть золотник обратно в нейтральное положение. В результате руль становится «тяжелее». При наезде на препятствие (например, камень) оно воздействует на управляемые колеса, стремясь их повернуть, что особенно опасно на высоких скоростях. Колеса, начав вынужденный поворот, перемещают корпус распределителя относительно золотника, перекрывая сливную магистраль. Масло под давлением поступает в полость цилиндра. Поршень передает усилие на колеса в обратном направлении, не позволяя им поворачиваться дальше. Так как ход золотника небольшой (около 1 мм), автомобиль практически не изменит направление движения. Гидроусилитель не только облегчает водителю поворот колес, но и оберегает пальцы его рук от ударов спицами руля при наездах на препятствия. Небольшой толчок на руле все же будет ощущаться из-за реактивных шайб, давление над которыми возрастет. В случае прекращения работы насоса (например, при обрыве ремня привода) возможность управления автомобилем сохраняется. Усилие от рулевого механизма в этом случае будет передаваться самим золотником на корпус распределителя и далее на колеса. Жидкость, перетекая через перепускной клапан (на схеме не показан) из одной полости гидроцилиндра в другую, практически не будет препятствовать повороту колес. Но так как гидроусилитель не работает, руль становится «тяжелее». Принцип работы гидроусилителя с вращающимся (роторным) золотником аналогичен вышеописанному. Рекомендации Для того чтобы гидроусилитель не вышел из строя раньше времени, необходимо следить за его работоспособностью — если она в норме, усилие на руле будет значительно меньше, чем при выключенном двигателе, а также соблюдать требования инструкции по эксплуатации автомобиля и проводить следующие операции: проверять уровень масла в бачке; следить за герметичностью системы и как можно быстрее устранять различные утечки; проверять и при необходимости регулировать натяжение ремня привода; заменять фильтрующий элемент и масло один раз в 1-2 года. Необходимо также производить их замену, если изменился цвет масла. Во избежание выхода их строя деталей гидроусилителя недопустимо: удерживать рулевое колесо в крайнем положении более 5 с — это может вызвать перегрев масла; длительно эксплуатировать автомобиль с неработающим насосом — это приводит к быстрому износу деталей рулевого механизма и распределителя, так как они не рассчитаны на такой режим. При появлении первых признаков неисправности необходимо установить причину и по возможности как можно быстрее ее устранить. Узлы рулевого гидроусилителя требуют для ремонта квалифицированного персонала и высокоточного оборудования, поэтому он возможен только в специализированных мастерских. Целесообразность ремонта или замены узла определяется его ценой. В большинстве случаев для отечественных автомобилей выгодней приобретение нового узла, для иномарок — ремонт может обойтись дешевле. По материалам сайта www.zr.ru Более 2000 руководств по ремонту и техническому обслуживанию автомобилей различных марок

3 Критические компоненты системы рулевого управления с усилителем

Если вы понимаете, как работает система рулевого управления с усилителем, у вас больше шансов распознать распространенные проблемы. Узнайте о трех компонентах этой системы.

11.09.2018

В старые времена автомобилей управление автомобилем требовало большой силы верхней части тела. Чтобы повернуть колеса, вам приходилось бороться со всем весом вашей рулевой системы. Сегодня, к счастью, рулевое управление требует гораздо меньше усилий благодаря появлению систем рулевого управления с усилителем. Усилитель руля использует гидравлическую силу, чтобы значительно уменьшить усилие, необходимое для поворота колес.

К сожалению, дополнительная сложность систем рулевого управления с усилителем означает, что с вашим автомобилем может произойти больше проблем. Тем не менее, те, кто понимает, как работает система рулевого управления с усилителем, имеют больше шансов распознать распространенные проблемы. В этой статье рассматриваются три важных, но часто упускаемых из виду компонента вашей системы рулевого управления с усилителем.

1. Насос

Насос гидроусилителя руля предназначен для создания давления в гидравлической жидкости. Внутри насоса гидроусилителя находится ротор, снабженный лопастями по периметру. Когда ротор вращается, он вытягивает жидкость гидроусилителя руля из резервуара, увеличивая ее давление. Затем эта жидкость под давлением поступает к рулевой рейке, где обеспечивает соответствующее движение.

Насосы гидроусилителя руля также оснащены специальным клапаном сброса давления, чтобы давление в системе никогда не становилось слишком высоким. Чрезмерное давление может легко повредить ротор или другие внутренние компоненты.

2. Шкив насоса

Как и множество других компонентов под капотом, насос гидроусилителя руля получает энергию от двигателя автомобиля. Ключевым посредником между двигателем и насосом является шкив насоса. Шкив насоса крепится к коленчатому валу двигателя с помощью специального ремня; когда коленчатый вал вращается, вращается и шкив.

Затем второй ремень передает это вращательное усилие на сам насос. Без работающего шкива ваша система гидроусилителя руля не может выполнять свою работу. Со временем ремни, используемые системой шкивов, часто изнашиваются и растягиваются. Такие ремни больше не могут эффективно передавать силу. В результате вы можете обнаружить, что ваш гидроусилитель руля становится прерывистым или вообще не реагирует.

3. Поворотный клапан

Ваша система рулевого управления с усилителем не должна постоянно включаться. Когда вы едете по дороге по прямой, не прикладывая усилия к рулевому колесу, система гидроусилителя руля остается бездействующей. Однако в тот момент, когда вы поворачиваете руль, система должна мгновенно среагировать.

Компонент, известный как поворотный клапан, выполняет важную функцию измерения любого усилия, прилагаемого к рулевому колесу. Кроме того, клапан также направляет поток гидравлической жидкости на соответствующую сторону системы рулевого управления с усилителем в зависимости от направления поворота.

Поворотный клапан контролирует положение рулевого управления с помощью внутренней детали, называемой торсионом. Этот тонкий металл передает любой крутящий момент, воздействующий на рулевое колесо, на поворотный клапан. Торсион сообщает клапану не только направление поворота, но и то, насколько сильно вы поворачиваете.

По мере старения поворотного клапана могут возникать проблемы, влияющие на производительность вашей системы. Сначала вы можете заметить, что из вашей системы начала течь жидкость гидроусилителя руля. По мере увеличения внутренних повреждений вам будет все труднее точно управлять автомобилем. Жидкость не будет поступать на правильную сторону системы или с соответствующим давлением.

Если ваша система рулевого управления с усилителем работает неправильно, у вас может быть проблема с одним из этих трех компонентов. Для получения дополнительной информации о том, что необходимо для обеспечения надежной работы вашей системы рулевого управления с усилителем, обратитесь к профессионалам автомобильной промышленности Детройта. в автосервисе Редфорд. Мы можем диагностировать и устранить проблемы с рулевой системой вашего автомобиля.

Как работает гидравлический усилитель руля в автомобиле?

Усилитель рулевого управления необходим для большинства автомобилей с повышенным спросом на более легкое управление рулевым управлением. В настоящее время гидроусилитель руля входит в стандартную комплектацию большинства автомобилей. Он обеспечивает легкое усилие на рулевом колесе и легкую маневренность. Производители используют гидроусилитель руля в основном для уменьшения усилий при повороте руля и облегчения прохождения крутых поворотов.

Гидравлический усилитель руля

Усилитель руля помогает преодолевать извилистые дороги. Он легко маневрирует в ограниченном пространстве. Он также предлагает некоторую степень сопротивления, чтобы водитель чувствовал дорогу и реакцию на рулевое управление. Чувство дороги помогает водителю чувствовать и предопределять приближение передних колес. Он визуализирует поворотное усилие, необходимое для стабилизации кузова автомобиля на поворотах, при ветре и т. д.

Кроме того, для безопасного управления тяжелым транспортным средством, особенно загруженным коммерческим транспортным средством, требуется большее усилие на рулевом колесе. Он также должен быть в состоянии справиться с широким спектром дорожных покрытий, неровностей и отскоков. Использование шин большого сечения с низким давлением обеспечивает больший контакт с дорогой. Таким образом, они еще больше увеличивают усилие рулевого управления. Следовательно, производители используют рулевое управление с усилителем на всех типах транспортных средств, то есть на легковых автомобилях, внедорожниках и грузовиках.

Функция:

Гидроусилитель руля состоит из рулевого редуктора, масляного насоса, клапана. Он также включает в себя силовой цилиндр двойного действия и резервуар для гидравлического масла. Система активируется, когда давление на рулевое колесо превышает заданное значение. Когда водитель поворачивает руль, он, в свою очередь, приводит в действие клапан. Этот клапан направляет жидкость к любой стороне поршня внутри цилиндра, чтобы повернуть колеса в нужном направлении. Клапан направляет жидкость обратно в цилиндр, чтобы предотвратить отклонение колес при наезде на препятствие.

Цепь гидравлического усилителя рулевого управления

Эксплуатация:

В большинстве конструкций предусмотрен усилитель для поворота вала рулевого колеса. Этот бустерный механизм выполняет большую часть работы рулевого управления. Усилитель рулевого управления использует сжатый воздух, электрические механизмы и гидравлическое давление для вращения рулевого вала. Однако в большинстве автомобилей используется рулевой механизм с гидравлическим приводом. Разные производители разработали разные типы системы гидроусилителя руля. Это система Виккера, система Росса и система Маркса-Бендикса. Однако наиболее значимой является система «Варматик». Все они работают по одному и тому же принципу и работают от гидравлического масла под давлением. Система гидроусилителя руля использует для своей работы мощность SAE 10 Вт (или SAE 5 Вт для температур ниже 120 градусов).

Как правило, производители используют два типа рулевых механизмов с усилителем. Они бывают интегрального и рычажного типа. Интегральный тип регулирует и использует гидравлическое давление непосредственно в корпусе редуктора рулевого управления. Однако бустерный тип использует гидравлический цилиндр и регулирующий клапан с обычным рулевым редуктором.

Кроме того, система рулевого управления с гидроусилителем использует насос с ременным приводом для создания необходимого гидравлического давления. Рулевое усилие водителя приводит в действие регулирующий клапан. Он позволяет находящемуся под давлением гидравлическому маслу поступать с одной стороны гидравлического цилиндра, толкая тем самым поршень на другую сторону. Это заставляет поршень двигаться и прижимает рычаг сошки к рулевой тяге и, следовательно, к колесам.

Интегральное рулевое управление с усилителем

Типы рулевых механизмов с гидравлическим усилителем:

В настоящее время рулевое управление с усилителем использует либо гидравлическое давление, либо электроусилитель (epas) для управления рулевым механизмом. Компании Titan, ZF и Rane являются одними из ведущих мировых производителей компонентов рулевого механизма.