Svarkin-spb.ru

О гидроусилителе рулевого управления

Гидравлический усилитель рулевого управления автомобиля

Сейчас почти каждый современный автомобиль оборудуется гидравлическим усилителем рулевого управления. Основная задача этого механизма заключается в создании дополнительного усилия на элементы рулевого управления для облегчения поворота колес во время маневрирования.

Изначально гидроусилитель устанавливался исключительно на грузовые авто и с/х технику по одной простой причине – без этого механизма управлять грузовиком или трактором очень сложно. Но со временем ГУР стал появляться и на легковых авто.

На небольших скоростях и при стоянке для поворота управляемых колес водителю на авто без ГУР приходится прилагать значительные усилия, на большой же скорости сопротивление снижается, то есть для совершения маневра усилия со стороны водителя снижаются.

Усилитель же обеспечивает одинаковое усилие, которое должен приложить водитель, как при малых, так и значительных скоростях. Поэтому парковка, маневрирование при начале движения с гидроусилителем руля значительно легче.

Гидроусилитель не только повышает комфортабельность при поездках но и дополнительно повышает безопасность, поскольку позволяет удержать автомобиль на дороге в случае пробития колеса на скорости.

Также на рулевом механизме наличие ГУРа позволяет уменьшить передаточное число. То есть, снижается количество оборотов рулевого колеса.

Конструкция гидроусилителя руля

Любой гидравлический усилитель рулевого управления, какую бы он не имел конструкцию, состоит из ряда основных составных элементов:

  1. насос;
  2. распределительное устройство;
  3. исполнительный механизм;
  4. трубопроводы;
  5. бачок для жидкости;

Все составляющие компоненты ГУР соединены при помощи трубопроводов в закрытую систему, по которой циркулирует жидкость под давлением. Именно она и является главным рабочим элементом системы.

Насос включен в схему для создания давления жидкости. В работу он может приводится либо от шкива коленвала посредством ременной передачи, либо же от электродвигателя. Регулировка давления же осуществляется перепускным клапаном, включенным в систему.

Распределительное устройство обеспечивает перераспределение потоков жидкости, которая подается от насоса. Основным элементом его является золотник, который при перемещении открывает и закрывает необходимые каналы.

Если колеса авто установлены ровно, то золотник соединяет между собой трубопровод высокого давления, по которому подается жидкость с патрубком обратной подачи. То есть, жидкость от насоса подается на распределитель и сразу возвращается обратно на него, не выполняя никаких действий. А вот при повороте колеса золотник смещается, открывая и закрывая требуемые каналы, и жидкость направляется на исполнительный механизм.

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.

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.

Принцип работы гидроусилителя руля

Теперь более подробно рассмотрим принцип работы комбинированного ГУР.

В распределительном механизме такого усилителя используется золотник поворотного типа. То есть открытие и закрытие каналов производится за счет проворота этого элемента вокруг оси.

В нейтральном положении, когда колеса авто установлены ровно, золотник соединяет между собой нагнетательную магистраль с трубопроводом обратной подачи. Кроме того открытыми остаются и каналы, ведущие на полости гидроцилиндра.

То есть жидкость не только циркулирует от насоса на распределительное устройство и обратно, она еще и подается в полости, причем в равных количествах и с одинаковым давлением.

При повороте колеса влево, золотник проворачивается, при этом подающая магистраль соединяется с трубопроводом, ведущим к левой полости. Жидкость подается в нее и начинает воздействовать на поршень. При этом золотник соединяет трубопровод обратной подачи с правой полостью, чтобы не создавалось противодействующего давления, и жидкость из нее уходит к насосу.

Если руль выкручен не до упора и оставлен в таком положении, золотник вернется в исходное положение, из-за чего произойдет выравнивание давления в полостях и поршень перестанет перемещаться.

Читать еще:  Седан Audi A3 в Нью-Йорке

При повороте колес вправо будут происходить процессы, противоположные описанным.

Недостатком такого гидроусилителя является то, что давление, подаваемое на гидроцилиндр одинаково как на малой так и большой скорости. А поскольку при увеличении скоростного режима сопротивление рулевого механизма снижается, то это приводит к такому эффекту как «пустой руль». Результатом такого явления становиться потеря водителем «чувства дороги» из-за того, что руль вращается очень легко.

Чтобы избавиться от этого негативного эффекта, в конструкцию ГУР часто включаются электронные элементы, контролирующие работу усилителя и регулирующие ее в зависимости от скорости.

Все достаточно просто – в систему включен электромагнитный клапан, работающий от электронного блока управления. ЭБУ считывает показания датчиков (скорости, частоты вращения коленвала), и при повышении скорости он подает сигнал на электромагнитный клапан, которые плавно снижает давление жидкости, подаваемой на распределитель. То есть, усилие ГУР на рулевой механизм будет снижаться.

Штурвал по ветру: сравниваем усилители рулевого управления

Казалось бы, усилители рулевого управления делятся лишь на гидравлические и электрические. Однако у этого принципиального деления есть свои подвиды. Причем все они имеют эксплуатационные особенности и дарят различные ощущения при езде.

Удовольствие от вождения конкретного автомобиля сложно описать словами, но можно попытаться объяснить его конструктивными особенностями. Если говорить об информативности рулевого управления, то кроме архитектуры шасси автомобиля в целом важную роль играет тип его усилителя.

Неинформативный, или «ватный», руль, его плохой самовозврат, слабая обратная связь с дорогой и так далее — все эти моменты зависят в первую очередь от конструкции рулевой системы. Основополагающую роль здесь играют потери на трение и паразитный момент инерции.

рулевое управление

Эталонная система — гидравлический рулевой редуктор. Это механизм так называемого типа «винт — шариковая гайка». Зачастую его применяют на грузовом транспорте и автобусах, но раньше его также ставили и на дорогие седаны, например на Mercedes-Benz с кузовным индексом W124. Механизм отличается минимальным внутренним трением и дополнен гидравлическим усилителем. При повороте руля вращается входной вал редуктора с винтовыми канавками. Такие же сделаны и на внутренней части закрепленной на нем гайки. Вращение вала вызывает ее осевое перемещение. Внешняя часть гайки соединена зубьями с выходным валом редуктора. Таким образом, ее осевое перемещение вновь преобразуется во вращательное. Трение в паре «входной вал — гайка» снижено за счет циркуляции шариков в канавках. По сути, это подшипниковый узел.

Увы, с массовым приходом привычных рулевых реек внутренние трения неизбежно возросли, а с появлением электрических усилителей (электродвигателей) добавились еще и паразитные моменты инерции. С тех пор инженеры с переменным успехом пытаются привить современным механизмам ту эталонную информативность, присущую легковым рулевым редукторам.

Классический гидравлический усилитель руля (ГУР)

Даже в обычной механической рулевой рейке без усилителя есть приличное внутреннее трение. Больше всего потерь, как ни странно, в зубчатой паре «входной вал — рейка». Свое трение есть также в опорной втулке и сухаре. В случае рейки с гидравлическим усилителем сюда добавляются и сальники.

Классический ГУР

Дополнительные трения ухудшают самовозврат рулевого колеса и обратную связь с дорогой, делая руль ватным и неинформативным. Но инженеры отчасти нивелировали эти моменты. Они увеличили кастор на современных автомобилях (продольный наклон оси передних стоек) и поколдовали над гидравлической частью усилителя: изменили геометрию и характеристики золотниковых клапанов. Благо здесь бал правит только механика. Впрочем, человек, поездивший на легковом автомобиле с рулевым редуктором, все равно ощутит явную разницу.

При эксплуатации таких усилителей больше всего хлопот доставляет гидравлическая часть, например: течи сальников и внешних магистралей; износ насоса ГУР. Однако львиная доля проблем связана с неадекватным вмешательством. При банальной замене рулевых тяг сервисмены ленятся правильно установить пыльники, применяя вместо штатных металлических хомутов обычные пластиковые стяжки. В результате в рейку попадает влага, вызывая коррозию. В запущенных случаях ремонт будет уже невозможен и узел придется менять с сборе. Об этом мы подробно писали в материале про основные неисправности и ремонт рулевых реек. В целом, на сегодняшний день классический ГУР доставляет меньше всего хлопот и требует вменяемых затрат при ремонте по сравнению с остальными вариациями усилителей.

ЭГУР — электрогидравлический усилитель

ЭГУР — это лишь вариация схемы классического гидроусилителя с теми же самыми ощущениями при езде и проблемами в целом. Разница лишь в том, что вместо механического насоса применен электрический. В остальном это та же гидравлическая рейка и контуры. Однако при попытке копнуть глубже всплывает масса скрытых отличий, хороших и не очень.

В такой системе есть отдельный модуль управления. Беда в том, что он объединен в единый сборный узел с электромотором насоса и его гидравлической частью. На многих возрастных машинах герметичность такого бутерброда нарушается и в электронику попадает влага или даже само масло. Происходит это незаметно, и когда дело доходит до явных проблем в работе усилителя, то уже поздно пытаться что-то ремонтировать. Придется менять дорогостоящие элементы.

Читать еще:  О регуляторе тормоза колдуне

С другой стороны, у такой схемы со своим блоком управления, в отличие от классического ГУРа, есть важный плюс — своего рода «защита от дурака». Если по какой-то причине произойдет большая утечка масла из системы, то она сама отключит насос, предотвратив его скоропостижную смерть из-за работы на сухую. Как и в случае с классическим гидроусилителем, любая кровопотеря не влечет износа элементов в самой рейке.

Электрический усилитель (ЭУР), встроенный в рулевую колонку

С появлением элекрических усилителей в чистом виде к потерям на трение в рулевых механизмах добавился паразитный момент инерции. Вместо гидравлики и насоса пришли электродвигатели, встроенные в саму рейку или стоящие вне ее. Благодаря их вращению в ту или иную сторону осуществляется помощь при повороте руля. Однако ротор любого электродвигателя имеет свою массу и, следовательно, момент инерции. Поэтому его невозможно мгновенно остановить и изменить направление вращения. Электронике нужно время, чтобы адаптироваться. Этот момент выражается во временном дополнительном сопротивлении на руле, когда человек резко меняет направление его вращения на ходу.

Вдобавок большая часть схем усилителя с электромотором снабжена еще и червячным редуктором. В частности, это касается систем, где ЭУР встроен в рулевую колонку. Из-за этого дополнительно возрастают потери на трение. В результате информативность руля падает еще сильнее, чем в случае с гидроусилителем. Настроить электронику так, чтобы существенно нивелировать подобный недостаток, невозможно. Поэтому человек, пересевший с автомобиля с ГУРом за ЭУР, сразу почувствует разницу и, вероятно, будет разочарован.

В схеме с элементами усилителя в рулевой колонке мы имеем обычную механическую рейку. Простота ее конструкции гораздо предпочтительнее сложного и технологичного гидроузла. Однако и у этой медали есть обратная сторона. В случае возникновения внутренней коррозии обычная рейка будет молчать до последнего, пока валы катастрофично не сгниют и ремонтировать будет уже нечего. Гидравлический же узел очень быстро начнет течь из-за износа сальников, и восстановление будет стоить вменяемых денег.

В защиту такого типа ЭУРа можно добавить, что электронная часть в рулевой колонке отказывает крайне редко. А по ресурсу система, в целом, сопоставима с привычным гидравлическим собратом.

Электрический усилитель (ЭУР) с червячным приводом, встроенным в рулевую рейку

Этот вид открывает группу полноценных электрических реек со встроенными элементами усилителя. По сути, такой ЭУР имеет те же негативные особенности при езде, что и в предыдущем примере. Величина паразитных потерь на трение и моментов инерции схожа.

В процессе эксплуатации тяжесть неисправностей и стоимость ремонта увеличивает то, что все элементы усилителя встроены в рейку.

avtoexperts.ru

Те, кто постигал азы водительского мастерства за рулем какой-нибудь «копейки» или «Москвича», наверняка до сих пор помнят, как сложно было управляться с рулем этих автомобилей. Но прогресс не стоит на месте, и сегодня редко найдешь модель автомобиля, не оборудованную усилителем рулевого управления, который в значительной степени упрощает руление. Какие виды усилителей бывают, в чем их преимущества и недостатки – об этом пойдет речь в данной статье.

Усилитель усилителю – рознь

Первыми об облегчении управления рулем машины задумались производители грузовиков. Конструкторы разработали специальный гидравлический механизм, который монтировался в систему рулевого управления и упрощал вращение рулевого колеса. Но не только в этом заключалась польза изобретенного агрегата: в ущерб качеству «обратной связи» он помогал поглощать неровности дорожного покрытия (уменьшились вибрации на руле), что, в свою очередь, позволяло продлить срок службы узлов механизма рулевого управления. Кроме того, использование ГУР помогло улучшить безопасность автомобиля при повреждении шин передних колес: гидроусилитель способствует удержанию руля в заданной водителем траектории движения.

Примечательно, что подобный механизм, названный гидравлическими усилителем руля (ГУР), в советском автопроме впервые появился на легковом автомобиле – ГАЗ «Чайка».

С тех пор прошел не один десяток лет, прежде чем гидроусилителями стали оснащать серийные модели российского производства. Впрочем, легковые автомобили иностранных брендов оборудуются гидроусилителями руля уже давно. По прошествии времени инженеры удостоверились в том, что конструкция гидравлического привода усилителя руля несовершенна и стали искать пути усовершенствования данного агрегата. Эволюционным шагом в этом направлении стало применение не гидравлики, а электрики — конструкторы изобрели электрический усилитель руля (ЭУР), который сегодня устанавливается на различные модели, бюджетные и дорогие, автомобилей. Каковы же особенности конструкции гидро- и электроусилителя руля?

Читать еще:  Действия при ДТП

Гидроусилитель руля представляет собой систему из соединительных трубопроводов низкого и высокого давления, в которых циркулирует специальная жидкость, нагнетаемая в систему при помощи насоса. Жидкость ГУР находится в бачке, который соединен с насосом. При повороте руля жидкость под давлением подается в рулевой механизм через распределитель. Жидкость накачивается в гидроцилиндр, где создает давление на поршень, смещает его, тем самым облегчая усилие при повороте рулевого колеса. Когда автомобиль движется по прямой траектории, жидкость из рулевого механизма оттекает в бачок системы ГУР.

Электроусилитель руля представляет собой систему из электродвигателя, электронного блока управления (ЭБУ) и двух датчиков — крутящего момента и угла поворота руля. В отличие от гидроусилителя, ЭУР монтируется непосредственно на рулевой колонке или рулевой рейке, а передача крутящего момента происходит через торсионный вал, который встроен в систему рулевого управления. Если ГУР изменяет усилие на руле при помощи циркулирующей в системе жидкости, то электроусилитель делает это посредством силы тока. Например, при повороте руля усилие передается на рулевой механизм через торсионный вал. Датчик крутящего момента электроусилителя «улавливает» это действие и передает его в блок управления.

Там информация анализируется и ЭБУ определяет, какую именно силу тока нужно направить в электромотор, чтобы облегчить вращение рулевого колеса. Причем, усилие это рассчитывается в зависимости от скорости движения автомобиля и угла поворота руля: если водитель вращает рулем на месте или при парковке на малой скорости, привод ЭУР работает по максимуму, обеспечивая наиболее легкое вращение рулевого колеса. Если же поворот руля происходит на большой скорости, электроусилитель уменьшает силу крутящего момента, отчего управление становится острее.

Что лучше: ГУР или ЭУР?

Свои преимущества и недостатки есть у каждой из указанных систем.

Гидроусилитель рулевого управления является более громоздкой, но в то же время более дешевой в производстве системой, что в конечном итоге сказывается на стоимости автомобиля, оснащенного ГУР. Сегодня гидроусилителями рулевого управления оснащают в основном автомобили бюджетного класса и мощные внедорожники. Впрочем, в случае с внедорожниками использование ГУР поясняется тем, что такая система имеет большую, нежели у электроусилителя, мощность передачи крутящего момента на рулевой механизм. В этом заключается главное преимущество ГУР.

Недостатков у данного механизма больше. Во-первых, в автомобиле с гидроусилителем руля нельзя держать рулевое колесо в крайнем положении более пяти секунд, иначе произойдет перегрев масла в системе, что приводит к поломке ГУР. Во-вторых, гидроусилитель нуждается в периодическом обслуживании (раз в один – два года): необходимо менять жидкость, следить за уровнем масла в системе, проверять состояние приводов, целостность шлангов и насоса усилителя.

В-третьих, работа насоса гидроусилителя напрямую связана с двигателем, поэтому насос постоянно отбирает у мотора часть мощности, которая при прямолинейном движении, когда ГУР не задействован, расходуется впустую.

В-четвертых, в гидроусилителе нельзя настроить режимы работы механизма в зависимости от условий движения. В-пятых, ГУР обеспечивает хорошую информативность рулевого управления на малых скоростях, но на высоких «обратная связь» в значительной мере ослабевает. Впрочем, этот недостаток конструкторы устраняют за счет применения в механизме рулевого управления дополнительных узлов (рейки с переменным передаточным отношением).

В отличие от гидроусилителя руля, ЭУР является более прогрессивной системой, имеющей, однако, и свои недостатки. Так как их меньше, чем у ГУР, то сперва скажем о них. Во-первых, это более высокая стоимость, а во-вторых – меньшая, как указывалось выше, мощность электромотора, из-за чего данный тип усилителя в основном устанавливается на легковые автомобили. Впрочем, с каждым годом конструкция ЭУР совершенствуется, что позволяет нивелировать упомянутые недостатки.

К преимуществам ЭУР можно отнести, во-первых, простоту его конструкции, и, как следствие, обслуживания. Электроусилитель не имеет жидкостей, шлангов, насоса, которые нуждаются в периодическом осмотре и обслуживании. Единственное, за чем нужно следить – это за состоянием подшипников качения. Во-вторых, ЭУР компактнее, чем гидроусилитель, не занимает много места, а у некоторых моделей автомобиля устанавливается на рулевой вал в салоне, а не под капотом, что обеспечивает долговечность его эксплуатации (нет перепада температур и влажности, которые приходится испытывать узлам ГУР).

В-третьих, электроусилитель помогает экономить топливо, так как его мотор, в отличие от насоса гидроусилителя, начинает работать только при повороте руля, к тому же он не отбирает мощность у двигателя. В-четвертых, через ЭБУ можно настроить режимы работы электроусилителя в зависимости от условий, в которых эксплуатируется машины. В-пятых, рулевое колесо с электроусилителем можно сколько угодно держать в крайнем положении. И, наконец, управление автомобилем с ЭУР более острое при езде на больших скоростях, чем у ГУР, и более легко при езде на малых скоростях.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector