Местонахождение частей и состав гидравлического усилителя руля

Гидронасос расположен неподалёку от шкива коленчатого вала и соединяется с ним приводным ремнём. В зависимости от конструкции автомобиля, тот же привод может приводить в движение вал генератора и помпы. Управляющий клапан, он же – распределитель, является встроенным в механизм рулевого вала и отзывается на повороты рулевым колесом в ту или иную сторону, благодаря специальному устройству – торсиону.

Местонахождение гидравлического цилиндра зависит от вида рулевого механизма. В большинстве автомашин он является вмонтированым в рейку и представляет собою поршень, который толкает её в необходимом направлении. В машинах с червячным приводом руля (так называемая рулевая колонка) цилиндр является отдельным агрегатом. К нему подсоединены тяги, которые отвечают за повороты передних колёс.

Указанные элементы объединяются в единую систему патрубками, которые рассчитаны на высокое давление. По ним циркулирует рабочая жидкость – масло. Её запас размещён в расширительном бачке, который установлен в самом высоком месте гидросистемы.

В этом бачке для рабочей жидкости размещён фильтрующий элемент и щуп для контроля за её уровнем. При помощи масла трущиеся пары смазываются механизмов, плюс передаются усилия от насоса к гидроцилиндру. Фильтром от грязи и мелкой металлической стружки, образующейся в процессе эксплуатации, служит имеющаяся в бачке сетка.

Если расширительный бачок сделан из полупрозрачного пластика, то уровень жидкости, находящейся в нём, можно проверить простым визуальным осмотром. Но если пластик непрозрачный, либо бачок использован металлический, тогда уровень рабочей жидкости можно проконтролировать при помощи щупа.

В некоторых автомашинах уровень рабочей жидкости ГУРа есть возможность проверить только после кратковременной работы мотора, либо при вращении рулевым колесом несколько раз в разные стороны, в процессе работы двигателя на холостом ходу. На щупе (или же на самом расширительном бачке) имеются специальные насечки или отметки.

Работа распределителя гидравлической рулевой рейки

Основные неисправности рулевых реек с гидроусилетелем, их устранение и ремонт

В процессе эксплуатации система рулевой рейки с гидроусилителем требует постоянного осмотра, обслуживания и ремонта (в случае необходимости). К наиболее распространенным неисправностям системы относятся:

1. Течь

Течь сальников чаще всего вызвана коррозией в случае попадания воды на вал, который по мере появления на нем ржавчины разрушает рабочую поверхность сальника. Такая неисправность возможна при разрушении пыльника, вызванном механическими воздействиями либо естественным износом.

Ремонт заключается в восстановлении целостности вала, удалении следов коррозии (обычно вал шлифуется). После этого устанавливается новый сальник с соответствующими посадочными размерами.

Течь шлангов гидравлики обусловлена высоким давлением в системе (100 атмосфер и более), износом шлангов, особенно в местах соединения резиновых и металлических элементов шлангов высокого давления. Обычно требуется замена шланга, однако есть мастерские, которые производят перепрессовку соединений.

2. Стук

Он может возникнуть по причинам:

• поломки или стирания центрального зуба рейки;
• износа опорной втулки;
• неисправности поджимного сухаря.

Подтяжка рейки в случае износа центрального зуба не дает результата. Люфт, возможно, будет меньше, но так как другие зубья изношены меньше (повышенный износ центрального зуба связан с тем, что руль больше времени находится в среднем положении), руль может не возвращаться из крайних положений из-за зажимания.

Видео — о ресурсе работы рулевой рейки с гидроусилителем:

Что УБИВАЕТ ресурс Рулевой РЕЙКИ с ГУР

Опорные втулки усиленно разрушаются при движении на неровном дорожном покрытии. Большинство реечных механизмов иномарок не рассчитаны на российские дороги.

3. Тугой руль

Если руль с усилием крутится только в одну сторону, скорее всего, уплотнительное кольцо в корпусе распределителя пропускает жидкость под давлением. Это может быть результатом попадания грязи или пыли в систему, которая со временем делает проточки. Жидкость не попадает в гидроцилиндр, а уходит напрямую в бачок расширителя. Ремонт можно осуществить путем шлифованием рабочей зоны и замены уплотнительного кольца.

Если руль вращается туго в обе стороны, возможно несколько причин:

• неисправность поршневого тефлонового кольца;
• проточки в двух камерах распределителя;
• изношенная рабочая пара насоса;
• поломка торсиона.

Для диагностики конкретной неисправности требуется разборка механизма и диагностика узлов. В большинстве случаев потребуется помощь специалиста.

Конструкция механизма

Состоит гидравлический усилитель рулевого колеса из нескольких основных элементов, которые соединены между собою маслопроводами. Это

• роторный насос, приводимый в движение ременной передачей от коленвала мотора автомобиля;
• гидрораспределитель, который направляет усилие в нужные стороны;
• гидравлический цилиндр с поршнем, который жёстким образом (рейками либо тягами) связан с рулевым механизмом;
• расширительный бачок с необходимым запасом гидравлической жидкости (масла).

Требования к рулевому управлению автомобиля

Согласно стандарту, к рулевому управлению применяются следующие основные требования:

• Обеспечение заданной траектории движения с необходимыми параметрами поворотливости, поворачиваемости и устойчивости.
• Усилие на рулевом колесе для осуществления маневра не должно превышать нормированного значения.
• Суммарное число оборотов руля от среднего положения до каждого из крайних не должно превышать установленного значения.
• При выходе из строя усилителя должна сохраняться возможность управления автомобилем.

Существует еще один стандартный параметр, определяющий нормальное функционирование рулевого управления — это суммарный люфт. Данный параметр представляет собой величину угла поворота руля до начала поворота управляемых колес.

Значение допустимого суммарного люфта в рулевом управлении должно быть в пределах:

• 10° для легковых автомобилей и микроавтобусов;
• 20° для автобусов и подобных транспортных средств;
• 25° для грузовых автомобилей.

Насос

Насос гидроусилителя руля нужен для того, чтобы в системе поддерживалось необходимое давление, а также постоянно происходила циркуляция масла. Он устанавливается на блоке цилиндров двигателя, работает от шкива коленвала с помощью приводного ремня.

В принципе, конструктивно данный насос может быть разного типа. Однако на практике повсеместное распространение получили насосы лопастные. Они отличаются высоким коэффициентом полезного действия и серьёзной устойчивостью к износу. Рабочие механизмы данного насоса – вращающийся ротор с лопастями – размещены в металлическом корпусе. В ходе вращения лопасти захватывают рабочую жидкость и под давлением нагнетают её в гидрораспределитель, а далее – в гидроцилиндр.

Поскольку привод насоса производится от шкива коленвала, его производительность и давление напрямую зависят числа оборотов двигателя. Чтобы давление поддерживалось на нужном для нормальной работы уровне (100-150 Бар), применён специальный клапан. Это пневматический либо гидравлический дроссель, который действует автоматически.

Гидрораспределитель

Распределитель гидравлического усилителя руля смонтирован на рулевом валу, или же на элементах рулевого привода. Его назначением является направление потоков рабочей жидкости в соответствующую полость гидроцилиндра, либо её возвращение в расширительный бачок.

Главные элементы распределителя ГУРа – это торсион, поворотный золотник и вал распределителя. Торсион – это тонкий пружинистый металлический стержень, который закручивается под воздействием крутящего момента. Золотник и вал распределителя – это две цилиндрические детали с каналами для жидкости. Они вставлены друг в друга. Золотник связывается с шестернёй рулевого механизма, а вал распределителя – с карданным валом рулевой колонки, т.е. с рулём. Торсион одним концом прикреплён к валу распределителя, а его другой конец вставлен в поворотный золотник.

Распределитель бывает осевым (если его золотник перемещается поступательно), либо роторным (когда золотник вращается).

Гидроцилиндр + соединительные шланги

Гидравлический цилиндр встроен в рейку. Он состоит из поршня и штока, который перемещает рейку под действием давления рабочей жидкости. Соединительными шлангами высокого давления обеспечивается циркуляция масла между распределителем, гидроцилиндром и насосом. Из расширительного бачка в насос, и из распределителя обратно в расширительный бачок масло течёт по шлангам низкого давления.

Гидроцилиндр + соединительные шланги

Принцип работы гидроусилителя

Главная особенность гидроусилителя руля состоит в том, что система задействуется сразу же после запуска двигателя автомобиля, так как вал гидронасоса вращается синхронно с коленчатым валом мотора. Пока водитель не работает рулём, образующееся в маслопроводах давление сбрасывается в расширительный бачок. Принцип работы гидравлического усилителя руля заключается в преобразовании давления рабочий жидкости, создаваемого гидронасосом, в механическую работу, совершаемую поршнем гидроцилиндра. Алгоритм функционирования ГУРа таков:

Рабочая жидкость перекачивается по системе, а избыток давления отправляется в расширительную ёмкость, пока водитель не начнёт поворачивать рулевым колесом. Во время поворота рулём торсион распределителя улавливает направления вращений, за счёт чего срабатывает один из двух клапанов, который открывает проток гидравлической жидкости к поршню цилиндра.

Масло с одной стороны надавливает на поршень, заставляет его толкать рейку или тягу в нужном направлении, пока шофёр не перестанет поворачивать руль. Когда рулевое колесо останавливается в любом положении, то гидрораспределитель закрывает клапан, а поршень прекращает подталкивать рейку.

При вращении рулевого колеса в обратную сторону первый клапан закрывается, и сразу же срабатывает второй. Жидкость поступает к поршню с другой стороны, заставляя его передвигаться и толкать рейку в другом направлении.

К примеру, автомобиль стоит с работающим двигателем на месте, и его колёса при этом установлены прямо. В этом положении гидроусилитель руля не работает, а его жидкость просто перекачивается насосом по системе – из расширительного бачка в гидрораспределитель и назад.

Водитель начинает вращения рулевым колесом. Крутящий момент от руля передаётся валу гидрораспределителя и дальше – торсиону, который начинает закручиваться. Поворотный золотник в тот момент не вращается, так как ему не даёт это делать сила трения. Перемещаясь относительно золотника, вал распределителя открывает канал для поступления масла в одну из полостей гидроцилиндра (в зависимости от того, куда водитель поворачивает руль). Вся рабочая жидкость под давлением отправляется в гидроцилиндр. Масло из второй полости гидроцилиндра поступает в сливную магистраль, и далее в расширительный бачок. Оно надавливает на поршень со штоком, за счёт чего рулевая рейка перемещается и колёса поворачиваются.

Когда водитель прекращает поворот рулевого колеса, однако продолжает удерживать его в повёрнутом положении, рулевая рейка при её перемещении вращает поворотный золотник и выравнивает его относительно вала гидрораспределителя. В тот момент распределитель ставится в нейтральное положение, и рабочая жидкость снова начинает просто вхолостую циркулировать по системе, не совершая работы (как это было при стоящей на месте машине и прямолинейном положении её колёс).

Режимы работы электроусилителя

Работа рулевого управления может осуществляться в нескольких режимах:

• Активный возврат руля в среднее положение.
• Поворот автомобиля на большой и малой скорости.
• Поддержка среднего положения руля.
• Поворот автомобиля в обычных условиях.

Как и в случае с ГУРом, управление колесами осуществляется рулем. Однако здесь усилие передается через торсион. Закрутка последнего измеряется соответствующими датчиками (угла поворота, крутящего момента и т. д.). Так, усилие от двигателя передается на рейку. Затем через рулевые тяги происходит поворот ведущих колес в нужном направлении. Работа узла не зависит от положения и частоты оборотов коленчатого вала.

Схема работы гидравлического усилителя руля

Если поворачивать рулевое колесо до упора и при этом увеличивать обороты двигателя нажатием на педаль газа, то давление в контуре гидроусилителя повышается до максимальных значений. Это может привести к протечке сальников и даже к разрыву шлангов. Поэтому производителями автомобилей с гидроусилителями и не рекомендуется удерживать рулевое колесо в крайнем положении дольше пяти секунд.

Если по каким-либо причинам мотор автомобиля заглохнет, или сам гидроусилитель руля сломается и откажет, то у водителя при этом сохранится полный контроль над передними колёсами его автомашины. Просто для поворачивания рулевого колеса водителю уже придётся прилагать некоторые мускульные усилия. Как в «старые добрые времена».

Зачем нужен гидроусилитель

ГУР встраивается в общую структуру рулевого управления на уровне её неотъемлемой, но функционально законченной составной части. Автомобиль не останется без управления при отказе гидравлики, но сильно потеряет в эффективности действий водителя. Рулевое управление будет лишено всех преимуществ усиления:

• комфорт в управлении автомобилем;
• быстрая связь с управляемыми колёсами, в том числе и при вращении от упора до упора;
• плавность корректировок при любом угле поворота;
• демпфирование обратных ударов от колёс на руль;
• повышенная безопасность вождения.

Степень интеграции усилителя в систему такова, что при отказе ГУР дальнейшая эксплуатация автомобиля законодательно запрещена по соображениям безопасности, хотя и технически возможна.

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.

Как поменять масло 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.

1. Отсоединяется подводящий маслопровод, система прокачивается. Для прокачки необходимо 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).
2. Теперь в бачок можно заливать новую жидкость. Она должна подняться до уровня между Min и Max. Затем проводится прокачка системы путем вращения руля.
3. Уровень масла после прокачки снова проверяется – при необходимости оно доливается, и система снова прокачивается. Повторять придется, пока жидкость не останется на нужном уровне.
4. Теперь можно спустить автомобиль на землю и немного проехаться, затем снова проверить уровень жидкости в бачке. Надо проследить, чтобы она не доходила до отметки Max – тогда в процессе движения масло разогреется и начнет вытекать из емкости. В случае превышения допустимой нормы излишек жидкости необходимо убрать.

Что предусматривается правилами обслуживания ГУРа

Для обеспечения бесперебойной работы гидроусилителя руля требуется периодически выполнять такие операции по уходу и обслуживанию:

контролировать уровень и состояние рабочей жидкости ГУРа в расширительном бачке;

время от времени осматривать патрубки и штуцеры системы: не появились ли растрескивания и протечки масла;

производить замену гидравлической жидкости – в соотвествии с интервалом, который указан в инструкции по эксплуатации и ремонту;

обращать внимание на появление посторонних шумов, говорящих о серьёзном износе подшипников гидронасоса;

своевременно менять износившийся приводной ремень гидроусилителя руля, чтобы он не порвался в самый неподходящий момент – где-нибудь в дальней дороге. Если проявляются толчки и удары в рулевое колесо – то это характерный признак растянутого, изношенного приводного ремня гидронасоса. Когда ремень проскальзывает, то насос начинает работать рывками, и масло поступает в систему с хорошо различимой пульсацией.

Достоинства и недостатки

Каждый механизм неидеален и имеет ряд достоинств и недостатков. К примеру, ГУР считается громоздкой системой, но одновременно с этим является дешевой в ремонте и эксплуатации. Стоимость ГУР в итоге сказывается на стоимости всей машины, на которой он установлен. Достоинством можно считать мощность, которая передается во время поворота рулевого колеса. Недостатков у этой системы несколько больше чем достоинств.

• Главным недостатком считается то, что нельзя долго держать руль в крайнем положении, это приводит к перегреву масла и выходу из строя всего устройства.
• Вторым недостатком считается то, что за системой нужно следить, а именно не нарушать герметичность системы и периодически подливать масло в трубопровод.
• Третьим недостатком принято считать то, что мотор ГУР забирает у двигателя мощность. Она расходуется просто так в то время, когда ГУР не работает.
• Четвертый недостаток — это то, что нет возможности настройки режима вождения.

ЭУР в отличие от первой системы имеет меньше недостатков, чем достоинств, поэтому начнем именно с них.

• Первым недостатком считается стоимость оборудования.
• Вторым недостатком считается недостаточная мощность поворота колес.

На этом минусы заканчиваются и начинаются плюсы.

• Во-первых, простота конструкции и быстрая замена любого устройства, которое пришло в негодность.
• Во-вторых, эта система занимает меньше места, чем первая, что значительно сказывается на общем весе машины.
• Третьим плюсом считается экономия топлива и мощности двигателя автомобиля.
• Четвертым минусом считается то, что есть возможность настройки режима работы.