Принцип работы гидроусилителя руля автомобиля

Принцип работы гидроусилителя руля автомобиля

Гидроусилитель позволяет увеличить усилие, которое водитель прикладывает к рулю. При использовании усилителя руль будет легко проворачиваться, при этом обратная связь и возможность напрямую воздействовать на рулевую рейку останется.

В гидроусилителе управляющей сигнал подводимый от рулевой колонки усиливается с помощью энергии потока жидкости. Насос нагнетает жидкость из бака и подаёт ее к распределителю. Распределитель позволяет подавать жидкость в одну из полостей гидроцилиндра, шток которого соединён с рулевой рейкой. Рассмотрим подробнее как работают эти устройства.

Устройство ГУР КАМАЗ 4310

КАМАЗ-4310 разрабатывался как проходимая армейская машина для армии с колесной формулой 6×6, что привнесло свои изменения в конструкцию ГУРа в плане его увеличения способности и устойчивости к нагрузкам.

Силовой цилиндр выполнен в едином картере со всем рулевым механизмом. Управляющие клапаны оснащены системой реактивных плунжеров и центрирующими пружинами, чтобы создать реактивное усиление на руле в момент его поворота на больших скоростях.

Другой особенностью конструкции является крепление рулевой сошки. На полноприводных КАМАЗах семейства 4310 болты и шплинты заменили на гайки со стопорными шайбами.

Устройство ГУР КАМАЗ 4310

1. 853354 — Болт М8-6gх30
2. 1/05166/73 — Шайба 8 пружинная
3. 4310-3401079 — Крышка передняя
4. 864201 — Кольцо уплотнительное
5. 853512 — Гайка М25х1,5-6Н
6. 5320-3401373 — Шайба пружинная
7. 1/21647/21 — Гайка М10х1,25-6Н
8. 1/05168/73 — Шайба 10 пружинная
9. 864650 — Подшипник упорный
10. 4310-3400020 — Механизм рулевого управления в сборе
11. 4310-3401770 — Редуктор угловой в сборе (45342401841)
12. 4310-3401090 — Сошка рулевого управления
13. 853631 — Шайба
14. 853567 — Гайка
15. 864707 — Шарик-заглушка
16. 1/13069/21 — Болт М10х1,25-6gх30
17. 1/05168/73 — Шайба 10 пружинная
18. 251648 — Гайка М14х1,5-6Н ОСТ 37.001.197-75
19. 4310-3401083 — Крышка боковая
20. 4310-3401029 — Манжета уплотнительная
21. 864206 — Кольцо уплотнительное
22. 864203 — Кольцо уплотнительное редуктора руля
23. 5320-3401791 — Втулка
24. 864204 — Кольцо уплотнительное
25. 862803 — Кольцо упорное
26. 5320-3401140 — Шайба регулировочная
27. 5320-3401141 — Шайба регулировочная (453471205)
28. 5320-3401142 — Шайба регулировочная
29. 5320-3401144 — Шайба
30. 5320-3401163 — Винт регулировочный
31. 5320-3401176 — Шайба упорная
32. 4310-3401065 — Вал сошки
33. 4310-3401029-10 — Манжета уплотнительная вала сошки
34. 4310-3401789 — Шайба упорная уплотнительной манжеты вала сошки
35. 4310-3401015 — Картер механизма рулевого управления
36. 864207 — Кольцо уплотнительное рулевого механизма
37. 5320-3401371 — Клапан перепускной
38. 5320-3401377 — Колпачок клапана
39. 4310-3401529 — Крышка задняя картера рулевого управления
40. 1/05168/73 — Шайба пружинная
41. 1/13069/21 — Болт М10х1,25-6gх30
42. 4310-3401076 — Втулка картера
43. 864190 — Манжета вала сошки в сборе
44. 864194 — Кольцо упорное
45. 4310-3401030 — Манжета наружная сальника сошки вала в сборе
46. 864707 — Шарик-заглушка
47. 2101-2401046 — Пробка магнитная в сборе
48. 4310-3401417 — Винт установочный
49. 4310-3401411 — Рейка-поршень
50. 5320-3401038 — Гайка шариковая
51. 864707 — Шарик-заглушка
52. 5320-3401179 — Желоб шариковой гайки
53. 4310-3401415 — Кольцо уплотнительное рейки-поршня
54. 864208 — Кольцо распорное
55. 1/35466/21 — Шпилька М10х1,25х20х35
56. 1/05168/73 — Шайба 10 пружинная
57. 1/21647/21 — Гайка М10х1,25-6Н
58. 862812 — Кольцо упорное втулки
59. 5320-3401361 — Кольцо уплотнительное винта рулевого управления
60. 5320-3401391 — Кольцо распорное
61. 5320-3401403 — Втулка плавающая
62. 4310-3401359 — Винт рулевого управления
63. 1/05166/73 — Шайба 8 пружинная
64. 1/13438/31 — Болт М10х1,25-6gх50
65. 379432 — Пломба
66. 258266 — Проволока
67. 4310-3401780 — Колпачок регулировочного винта предохранительного клапана
68. 1/05168/73 — Шайба 10 пружинная
69. 853034 — Болт М10х1,5-6gх65

Насос ГУРа КАМАЗ-4310

Гидравлический насос создает давление рабочей жидкости в ГУРе. Обычно он располагается на развале блока цилиндров. На КАМАЗах в основном используются насосы лопастного типа, двойного действия. В ходе одного оборота крыльчатки происходит и цикл нагнетания и цикл всасывания.

Типичные неисправности ГУР КАМАЗ-4310

Неисправности делятся на 2 типа: неисправности механической части и неисправности гидравлической части.

При эксплуатации в условиях крайнего севера увеличивается вязкость рабочей жидкости, что в свою очередь приводит к тому, что она срывает сальники системы.

Постоянное падение уровня масла в бачке насоса.

• Причина заключается в повреждение сальника валика насоса.
Устранение: Для решения нужно заменить сальник.

Выброс масла через предохранительный клапан крышки бачка насоса.

• Чрезмерное количество жидкости ATF в системе.
Устранение: Слейте лишнюю жидкость.

• Грязный или неисправный фильтр насоса.
Устранение: Заменить фильтр.

• Нарушение геометрии коллектора.
Устранение: Если нарушение незначительны, то выровняйте коллектор. Если нарушения серьезные, то лучше заменить коллектор.

• Нарушена герметичность прокладки коллектора, в систему попал воздух.
Устранение: Удалите воздух из системы затем замените прокладки.

Повышенный шум при работе насоса.

• Недостаточно рабочей жидкости ATF в системе.
Устранение: Долить жидкость.

• Фильтр насоса не выполняет свои функции.
Устранение: Заменить фильтр.

• Присутствует воздух в системе. .
Устранение: Удалите воздух и восстановите герметичность.

• Деформация коллектора.
Устранение: Если нарушение незначительны, то выровните коллектор. Если нарушения серьезные, то лучше заменить коллектор.

• Нарушена герметичность прокладки компьютера.
Устранение: Замените прокладку.

Стук в рулевом механизме.

• Увеличен засор зубчатого сцепления рулевого механизма.
Устранение: Отрегулируйте засор при помощи регулировочного винта.

• Ослабление гаек болтов соединения сошки рулевого механизма.
Устранение: Подтяните гайки.

• Ослабление гайки клиньев крепления вилок карданного вала или имеется повышенный износ шлицевого соединения.
Устранение: Подтяните гайки и замените шлицевые соединения.

Рулевой механизм заклинивает при работе

• Заклинили золотники или реактивные плунжера клапана.
Устранение: Разберите ГУР, тщательно отчистите и вымойте в растворителе.

• Повышенный износ зубчатого зацепления рулевого механизма.
Устранение: Требуется замена всего рулевого механизма.

Полное отсутствие усиления при разных скоростях вращения коленчатого вала двигателя

• Разболталось седло предохранительного клапана насоса.
Устранение: Затяните седло.

• Лопнула пружина клапана.
Устранение: Разберите клапан и замените пружину.

• Перестал работать перепускной клапан.
Устранение: Разберите насос и отчистите или замените клапан.

• Перестал работать обратный клапан рулевого механизма.
Устранение: Разберите насос и отчистите или замените клапан.

• Лопнула пружина предохранительного клапана рулевого механизма.
Устранение: Замените пружину.

Недостаточная, неравномерная работа гидроусилителя.

• Перетянуто зубчатое зацепление рулевого механизма.
Устранение: Отрегулируйте усилие на руле при помощи регулировочного винта.

• Насос не развивает необходимого давления в системе.
Устранение: Отчистите насос, при сильном износе заменит его.

• Потеря рабочей жидкости.
Устранение: Замените резиновые уплотнения и долейте жидкость.

• Течь обратного клапана рулевого механизма.
Устранение: Устраните течь и верните клапану герметичность.

• Недостаточное количество жидкости в системе, наличие в ней воздуха.
Устранение: Долейте рабочей жидкости и удалите воздух из ГУР.

3. Устройство насоса ГУР.

Теперь пройдемся отдельно по составным частям системы гидроусилителя руля. Наверное, самой часто выходящей из строя частью этой системы является насос, поскольку он работает наиболее напряжённо, создавая постоянно избыток давления в системе. Существует два основных типа насосов:

• пластинчатый
• шестерёнчатый.

В первом случае давление создаётся за счёт вращения ротора с подвижными пластинами-лопастями (см. видео)

Схема работы пластинчатого насоса

Суть работы заключается в изменении объёма между ротором, статором, пластинами и торцевыми дисками, которое достигается расположением оси вращения ротора с эксцентриситетом относительно центра статора (т. е. ось смещена в сторону). Соответственно, с одной стороны зазор между ротором и статором больше, чем с другой. Пластины при движении в большей части зазора выдвигаются под действием центробежной силы, а при движении в сторону меньшего зазора задвигаются обратно.
При расширении пространства образуется некоторое разрежение (пониженное давление), которое засасывает гидрожидкость в камеру. Затем, сужаясь, камера подходит к отверстию в сторону нагнетания и жидкость с силой выкидывается туда, образуя повышенное давление в системе.

Этот тип наиболее распространён в автомобилестроении, поскольку имеет лучший КПД, а также может быть двухконтурным (второй контур может подавать давление в гидроподвеску), а также регулируемым.

Во втором случае для нагнетания жидкости в систему используется вращение двух шестерёнок внутри корпуса насоса.

Схема работы шестерёнчатого насоса ГУР

Одна из шестерёнок является ведущей, вторая ведомой. При разъединении зубьев образуется разрежение, которое засасывает жидкость в насос. Далее жидкость двигается по внешнему радиусу вращения шестерёнок в промежутках между зубьями и с силой выкидывается в линию нагнетания перед зацеплением зубьев. Этот тип более прост и, как следствие, надёжен в работе.

Устройство 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

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

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

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.

Гидроцилиндр и соединительные шланги

Гидроцилиндр встроен в рейку и состоит из поршня и штока, перемещающего рейку под действием давления жидкости.

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

Вопрос сугубо индивидуальный. Он зависит от ваших навыков, возможностей и желания сэкономить. Стоимость самой рабочей жидкости для ГУР зависит от многих параметров, а потому цены варьируются в пределах от 4 до 15 долларов за 1 литр. Всего для прокачки и замены потребуется от 1 до 3 литров.

Обратившись в автосервис, за работу по прокачке с вас возьмут не менее 1000 рублей. Процедура замены стоит порядка 2000 рублей. А теперь решайте сами, стоит ли тратить на это деньги, либо взять все в свои руки, решим вопрос самостоятельно.

Прокачку гидроусилителя нельзя назвать сложной. Многие малоопытные автовладельцы с легкостью выполняют эту работу. Важно лишь придерживаться рекомендаций производителя и использовать высококачественную жидкость, подходящую для вашего конкретного гидроусилителя.

Всем спасибо за внимание! Подписывайтесь на наш сайт, задавайте вопросы и рассказывайте о нас своим друзьям!

Как появился гидроусилитель руля автомобиля

Самый первый усилитель руля, о котором чаще всего вспоминают специалисты, появился еще в 1823 году, изобретенный Робертом Гюрней. Впервые о гидравлическом усилителе рулевого механизма в СССР заговорили еще 1950 году, а в 1958 году его впервые установили на автомобиль высокого класса (премиальный по современным меркам) ЗИЛ-111. Чаще всего этот автомобиль использовали для транспортировки первых лиц государства СССР, комфорт должен был быть соответственным.

Сегодня же гидроусилитель рулевого управления можно встретить в любом автомобиле, даже самой простой базовой комплектации. В некоторых автомобилях могут установить электроусилитель руля или же гидроэлектроусилитель, но вот обычный гидроусилитель руля остается самым распространенным. С тем как менялись автомобили и их устройство, инженеры дорабатывали ГУР, его устройство и характеристики. Рассмотрим более подробно устройство и принцип работы механизма.

Сервомеханизмы

Сервомеханизм является разновидностью гидравлического усилителя рулевого управления. Применяются сервомеханизмы на гусеничной технике для уменьшения усилия, прилагаемого на рычаг управления при повороте.

Устройство сервомеханизма трактора Т — 130:

• Корпус.
• Толкатели.
• Поршни.
• Пружины.
• Рычаги с валиками.
• Плунжер.

Принцип работы сервомеханизма трактора Т — 130: При прямолинейном движении — отверстия в поршнях открыты и масло через них уходит от насоса на слив. При повороте — усилие от рычага передаётся толкателю. Толкатель прижимается к поршню, закрывает отверстие в поршне и давит на него. Перед поршнем начинает возрастать давление, за счёт него смещается плунжер и закрывает канал ко второму поршню. Так как масло теперь поступает только к закрытому поршню, давление возрастает настолько, что начинает смещать поршень, от поршня усилие передаётся на рычаг-валик-рычаг-вилка. При отпускании рычага — отверстие в поршне открывается, масло уходит на слив, давление падает, и все детали возвращаются в исходное положение.