Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы системы гур

Принцип работы системы гур

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).


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.

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.

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.

Гидроусилитель руля: принцип работы и устройство

Поломка механизма ГУР может привести к негативным последствиям, поэтому каждый элемент системы должен быть исправен.

Читать еще:  Не работает вентилятор печки ваз 21099

Усилитель рулевого управления состоит из 3-х основных элементов:

Гидроцилиндр. Может располагаться на рулевой системе или между приводным механизмом и кузовной частью автомобиля. Отвечает за работу поршня, приводит его и шток в действие с помощью специальной жидкости, подача которой происходит под определенным давлением.

Помпа. Насос качает масло по системе, обеспечивая необходимое давление жидкости. Современные автомобили оснащаются пластичными помпами, которые отличаются длительным сроком службы, высокой производительностью и хорошими характеристиками. В действие механизм приводится посредством ременной передачи.

Распределительный механизм. Устанавливается либо на вал рулевой системы, либо на приводной механизм. Отвечает за подачу масла к нужным полостям гидроцилиндра и обратно в бачок для жидкости. В зависимости от модели системы, распределитель может быть роторного либо осевого типа. Для осевого варианта характерны возвратно-поступательные движения золотника, для роторного – вращательные (вокруг своей оси).

Также устройство предусматривает наличие:

  • трубопроводов для обеспечения движения масляного состава;
  • техжидкости;
  • бака для заливки и хранения техжидкости.

Маслопроводы различаются по типу давления — оно может быть высоким или низким. Первые подают масло в систему, вторые откачивают его в распределительный бачок.

В процессе безманевренной езды насос прокачивает гидравлическую жидкость по системе, направляя ее в нужные узлы механизма. Золотник в это время располагается в центральной точке.

Когда происходит поворот рулевого колеса, золотник смещается, перекрывая отводящий жидкость маслопровод. В одну из полостей гидроцилиндра направляется масляная смесь под давлением, которое воздействует на шток и поршень. Это способствует повороту колес в ту сторону, куда смещается золотник. За золотником движется и распределитель – когда он догонит золотник, поворотное движение прекратится.

Устройство, схема ГУР

Гидроусилитель руля представляет собой такую систему, которая работает по определенной схеме и состоит из следующих элементов:

  1. бачок для рабочей жидкости;
  2. соединительные шланги;
  3. распределитель;
  4. гидроцилиндр;
  5. насос.

Насос предназначен поддерживать давление и обеспечивать циркуляцию рабочего масла в системе. Он закреплен на двигателе и приводится в действие ременной передачей от коленвала. На большинстве гидроусилителей установлены пластинчатые насосы.

Распределитель – очень высокоточный механизм. Он призван направлять потоки рабочей жидкости в необходимую полость гидроцилиндра, а после обратно в бачок. Устанавливается на элементах рулевого привода либо на валу рулевого механизма. Различают распределители осевые – если подвижный элемент (золотник) перемещается поступательно, и роторные – если подвижный элемент вращается.

Гидроцилиндр под давлением жидкости и посредством поршня и штока поворачивает колеса. Встраивается в рулевой механизм или может быть расположен между элементами рулевого привода и кузовом.
Бачок – резервуар для рабочей жидкости. В нём обязательно установлен фильтрующий элемент и находится щуп для контроля за уровнем масла. Это масло, кроме передачи усилий от насоса к гидроцилиндру, призвано смазывать все пары возникающего трения.

Соединительные шланги (высокого давления) обеспечивают циркуляцию масла между насосом, распределителем и гидроцилиндром. Из бачка в насос и из распределителя обратно в бачок гидроусилителя жидкость поступает по шлангам низкого давления.

Гидроусилитель руля: устройство и принцип работы

Чтобы понять, как устроена конструкция ГУРа, рассмотрим схему гидроусилителя рулевого управления, состоящую из таких частей, как:

  1. Силовой гидроцилиндр двойного действия помещен в рулевую часть, где стоит межу деталями привода и кузова. Соединен он с золотниковым управляющим узлом и гидроцилиндром. Основная заслуга — преобразование давления жидкости в перемещение поршня и штока, помогающих двигать колеса в необходимое направление.
  2. Насос прикрепляется на двигателе, а его привод от коленчатого вала осуществляется ременной передачей от шкива коленчатого вала. Требуется для сформирования давления масла. Более распространены конструкции лопастого типа, потому что у них хорошее КПД.
  3. Рабочая жидкость содержится в бачке, там же имеется фильтр, крышка с щупом для замера уровня. Функция масла смазывать трущиеся детали и передавать усилие от насоса к гидроцилиндру.
  4. Бачок, наполненный гидравликой, чтобы содержать его в чистоте внутри есть фильтр.
  5. Регулятор давления или распределитель – это прецизионный (высокоустойчивый) и простой по схеме узел. Являет собой редукционный клапан. Располагается на деталях рулевого привода или на одном валу с рулевым элементом. Его задача распределять гидравлику в нужную полость гидроцилиндра или назад в бак. Требуется для контроля частоты вращения коленвала мотора, чтобы тот не повышал допустимую норму давления гидравлической жидкости. Золотниковый распределитель – сложная деталь, состоящая из торсиона и золотникового клапана. Когда находящийся внутри золотник крутится, распределитель называют роторным, а если поступательно перемещается – осевым.
  6. Соединительные шланги высокого и низкого давления сводят между собой гидроцилиндр, насос и распределитель. Также по ним циркулирует гидравлическая жидкость из бака в насос и обратно, возвращаясь от распределителя. Там, где требуется создать взаимную подвижность узлов, применяют гибкие шланги.

Принцип работы у ГУР и ЭГУР схож

Принцип работы гидроусилителя руля как с осевым, так и с роторным распределителем, основан на перемещении золотника при перекладке рулевого колеса. Сначала насос формирует давление в узле рулевого управления. Если «баранку» крутят в одну из сторон, начинает двигаться золотник и закрывает одну из сливных магистралей, а рабочая жидкость под давлением идет в нужные полости гидроцилиндра. Гидравлика со штоком давит на поршень, а он двигает колеса.

Когда колеса поворачиваются, они направляют корпус распределителя в сторону движения золотника. А когда золотник принимает обездвиженное состояние начинают восстанавливать свое обычное положение корпуса распределителя. Из нагнетательной магистрали масло легко проходит в сливную. Далее, усилитель просто качает рабочую жидкость при помощи насоса по системе. В то же время колеса направлены прямо. Когда руль заканчивает крутиться, вся схема меняется и останавливается.

Если даже гидронасос сломался (к примеру, оборвался ремень привода) — это не влияет на управление транспортным средством. Потому что от рулевой системы усилие будет идти на корпус распределителя, а после на колеса с золотником. Через предпусковой клапан, гидравлика станет двигаться из одной полости в другую и не создавать препятствия, чем позволит поворачивать руль, только с напрягом. Схема рулевого управления с гидроусилителем наглядно демонстрирует всю суть системы.

Устройство насоса гидроусилителя руля

Во время поворота рулевого колеса в другую сторону распределитель подает масло в противоположные части гидроцилиндра, соответственно рулевая рейка идет в другую сторону и поворачивает колеса в нужную сторону. Что касается водителя, то он прилагает минимум усилия на поворот руля. Когда автомобиль находится без движения руль поворачивать также просто для этого необходимо чтобы был запущен мотор.

Если транспортное средство наезжает на препятствие, сила отталкивания пытается повернуть колеса. Но вместо этого они относительно золотника двигают корпус распределителя и перекрывают сливную магистраль. После чего гидравлическая жидкость поступает в полость цилиндра, и поршень посылает усилия на колеса, идущие в обратном направлении. Быстрая реакция приводит к тому, что колеса блокируются и не могут поворачивать. Из-за того, что ход золотника малый (где-то 1 мм), транспортное средство практически не меняет направление движения. ГУР ограждает руки водителя от столкновения со спицами руля, когда он во что-то врезается. Маленькие толчки все-таки ощущаются – это происходит из-за того, что над реактивными шайбами, повышается давление.

«Чувство дороги» — это обратная связь от управляемых колес через усилитель к рулю. Сообщает водителю, в каких условиях происходит поворот. Чувствуя силовое следящее действие управлять машиной можно при любой погоде. Поэтому в составе конструкции крепят реактивные шайбы, плунжеры или камеры. Одна из шайб при высоком давлении, пытается поместить золотник в исходную точку, от этого рулевое колесо работает «туже».

Схема гидроусилителя руля и элементов

Гидроусилитель представляет собой важный узел рулевого управления автомобиля. Он состоит из насоса, распределителя, гидроцилиндра, соединительных шлангов, рабочей жидкости, бочка. Рассмотрим каждый из составляющих более детально.

  • Насос. Данное устройство обеспечивает всю систему требуемым давлением для создания циркуляции масла. Чаще всего для современных автомобилей используют пластичные насосы. Все по тому, что у них высокий коэффициент полезного действия, и при этом имеют повышенный срок эксплуатации. Насос, как правило, располагается на силовом агрегате. Работа привода осуществляется за счет ременной передачи, которая взаимодействует с коленчатым валом.
  • Распределитель. Данный элемент предназначен для направления и распределения рабочей жидкости (масла) в определенные полости цилиндра, а также подает его обратно в бочок. Существует два вида распределителей: роторный и осевой. Это зависит от того, каким образом происходит движение золотника. В случае, когда он имеет поступательные движения, то распределитель называется осевым. Роторным он называется, когда золотник вращается. Распределитель может располагаться как на валу с рулевым механизмом, так и элементах рулевого привода . Данный элемент является высокочувствительным к загрязнению масла.
  • Гидроцилиндр. Данный элемент системы гидроусилителя приводит в действие поршня и шток под воздействием на них масла, которое подается под давлением. Поворот колес происходит посредством рычагов. Он может встраиваться на рулевом механизме, а также его можно увидеть между приводом и кузовом автомобиля.
  • Соединительные шланги. Такие элементы просто необходимы в системе гидроусилителя руля. Их основная работа – обеспечение беспрепятственного хода рабочей жидкости по всему механизму. Все соединительные элементы можно разделить на два типа: низкого и высокого давления. Шланги низкого давления предназначены для возврата масла из бачка в насос и, после отработки, обратно в бачок. Второй вид шланга обеспечивает подачу жидкости между цилиндром, насосом и распределителем.
  • Рабочая жидкость. Это специальное масло, которое обеспечивает подачу усилия к гидроцилиндру от насоса. Также оно обеспечивает смазку всех элементов системы.
  • Бачок. Емкость для хранения и циркуляции рабочей жидкости. Бачок имеет специальный фильтр, с помощью которого обеспечивается очистка подаваемой жидкости в систему. Также он имеет щуп со специальными отметками, который предназначен для проверки уровня масла.

Как устроен ГУР

Основой усилителя стал принцип перераспределения силового давления, генерируемого гидравлическим насосом с механическим приводом от двигателя автомобиля.

Мощности тут хватает с избытком, поэтому разработка свелась к точному её дозированию и обеспечению надёжности.

Принцип работы

Как и во всех прочих усилителях, устройство подразделяется на силовой канал и управляющий. Небольшое усилие, прикладываемое к органу управления, вызывает перераспределение сил в исполнительном устройстве, создавая значительное давление в указанном таким образом направлении.

Практически принцип реализован в конкретных узлах ГУР:

  • насос высокого давления, приводимый в действие через ременную передачу от шкива коленчатого вала двигателя;
  • исполнительный гидроцилиндр, интегрированный в рулевой механизм;
  • рабочее тело системы, специальная жидкость, циркулирующая внутри ГУР;
  • напорный бачок, где хранится запас жидкости;
  • управляющий золотник-распределитель;
  • шланги высокого и низкого давления.

Гидронасос создаёт необходимое давление, величина которого рассчитана на максимальное усилие, приложенное к рулевой рейке или иному механизму, передающему поворот от рулевой колонки к трапеции.

В исходном состоянии насос работает вхолостую, перекачивая жидкость из прямой магистрали в обратную, не встречая сопротивления и не отбирая мощность от двигателя.

Когда водитель начинает поворачивать руль, распределитель давления упруго деформируется за счёт сопротивления со стороны рулевой трапеции и начинает с помощью золотника открывать путь основному потоку жидкости к соответствующей стороне поршня исполнительного цилиндра, в зависимости от направления поворота.

На поршень оказывается давление и возникает сила, прикладываемая к рейке. Эта сила направлена в ту же сторону, куда давит шестерня рулевой колонки, силы складываются, что и даёт эффект усиления.

Чем больше сопротивляется рейка, например в условиях парковки, тем сильнее открывается золотник и степень усиления растёт. Водителю не приходится прикладывать значительных усилий, что и воспринимается как появившаяся лёгкость в рулевом управлении.

Если упругие свойства распределителя настроены на максимальное усиление, то руль вращается очень легко, что не всегда желательно. Поэтому принимаются дополнительные меры по регулировке усиления.

Какое масло лить в гидроусилитель

Конкретная марка масла указывается в спецификации каждого автомобиля. Часто применяется жидкость для автоматических коробок передач, хотя такой подход имеет свои недостатки.

В целом масла похожи, имеют примерно одинаковые температурные характеристики, вязкость и прочие основные свойства. Но есть одно существенное отличие.

В АКПП маслу приходится работать с управляющими фрикционами. Это пакеты дисков, за счёт трения в которых давление преобразуется в крутящий момент. Поэтому снижать «мокрое» трение до близкой к нулю величины нежелательно, механизм просто не сможет работать.

Обеспечение такой парадоксальности свойств требует особой рецептуры присадок, что в случае применения в ГУР ничему не поможет, зато снизит другие полезные качества масла.

Поэтому производители стараются рекомендовать узкоспециализированные масла для ГУР. Хотя на практике часто используется ATF – масло для АКПП, ничего страшного при этом не происходит. Иногда даже оно прямо предписывается инструкцией.

Принцип работы

А теперь о том, как это все взаимодействует между собой. ГУР является герметичным механизмом и жидкость в нем циркулирует по кругу. Но при определенных режимах количество жидкости меняется, поэтому такие перепады компенсируются за счет расширительного бачка (он же и заправочный). Обычно этот бачок располагается на насосе, но может быть и вынесенным.

В целом у ГУР есть два режима работы:

  • Прямолинейное движение. В таком режиме золотник соединяет все подходящие к нему каналы. Жидкость в распределителе сразу подается в обратку и возвращается в насос. Также часть ее подается в обе камеры силового цилиндра, обеспечивая равное давление в них;
  • Поворот. При вращении руля торсион скручивается, что приводит к смещению золотника относительно вала. Для примера, рассмотрим действие механизма при повороте направо. Итак, золотник провернулся, из-за чего соединяются подающий канал и ведущий на правую камеру гидроцилиндра. При этом левая камера соединяется с обраткой. Поток жидкости в правой камере начинает давить на поршень, из-за чего увеличивается усилие. Из левой же камеры, чтобы не возникло сопротивления давлению, жидкость перетекает через распределитель и поступает в насос. При этом, если руль повернут не до упора, а лишь частично и оставить в таком положении, торсион раскрутиться. Это приведет к возврату золотника в исходное положение – соединение всех каналов и давление в камерах силового цилиндра выровняется, но уже с учетом текущего положения рейки вместе с поршнем.

Схема работы системы гидроусилителя с клапаном Servotronic (стандартные системы отличаются только отсутствием ограничительного клапана и Servotronic)

При повороте налево работа распределителя противоположна описанной. То есть, жидкость под давлением подается в левую камеру цилиндра. Как видно, основная работа у ГУР лежит на распределителе.

Требования к гидроусилителю

Для эффективной работы ГУР к нему предъявляют следующие требования:

  • надежность системы и бесшумность при работе;
  • простота обслуживания и минимальный размер устройства;
  • технологичность и экологическая безопасность;
  • небольшой поворотный момент на колесе с автоматическим возвратом в нейтральное положение;
  • легкость и плавность рулевого управления;
  • обеспечение кинематического следящего действия – соответствие между углами поворота управляемых колес и руля;
  • обеспечение силового следящего действия – пропорциональность между силами сопротивления повороту управляемых колес и усилием на руле;
  • возможность управления автомобилем при выходе системы из строя.

Электрогидроусилитель руля

Основное отличие электрогидроусилителя заключается в том, что работа гидравлики связана не с коленчатым валом двигателя, а с электромотором, который питается от аккумулятора автомобиля.

Так называемый гибрид стал логическим продолжением гидроусилителя руля. Он более экономичный и надежный. Ведь энергия на гидронасос идет не с двигателя, а с электромотора. Назначение электронного блока в самостоятельной регулировке вращения гидронасоса в зависимости от показаний датчика скорости и датчика поворота руля.

Надежность обеспечивается устройством защиты в электронном блоке. Оно не дает повторно включить гидроусилитель руля при неисправности. Тем самым защищая от серьезной поломки. Для разблокировки нужно выключить зажигание и снова включить его через пятнадцать минут.

В основу гидроусилителя руля с электромотором заложено три режима:

  • комфорт;
  • обычный;
  • спортивный.

При таком подходе ощущение дороги (обратной связи) значительно повышается. Что положительно сказывается на безопасности езды на высоких скоростях. Стоит заметить, что даже при поломке двигателя ЭГУР будет работать, что облегчит Вам его транспортировку.

Устройство гидроусилителя руля является сложным и ненадежным ввиду высокого давления в системе. Однако на данный момент только он позволяет облегчить управление большегрузным автомобилям. Что делает его незаменимым в ряде случаев. К неоспоримым плюсам относятся это передача высокого усилия при повороте рулевого колеса.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×