Как устроен гидроусилитель руля

Гидроусилитель руля (ГУР) – это система, облегчающая курсовое управление автомобилем.

Почему первым автомобилям не был нужен ГУР

Первые автомобили были легкими и с узкими колесами, а скорости их движения невысоки. Поэтому для поворота колес при помощи руля требовалось небольшое усилие и первые водители легко обходились без ГУР. Гидроусилитель руля потребовался с появлением первых тяжелых грузовиков. С тех пор устройство гидроусилителя не претерпело принципиальных изменений.

Устройство гидроусилителя руля

Принцип работы гидроусилителя руля с распределителем осевого и роторного типов одинаков. Основан на том, что когда руль стоит «прямо», золотник занимает среднее положение, оба сливных канала открыты, а жидкость нагнетаемая насосом минуя силовой гидроцилиндр, сливается обратно в бачок.

Но даже при небольшом повороте руля золотник закрывает один из сливных каналов, и жидкость под давлением направляется в соответствующую полость силового гидроцилиндра. Другая же полость останется связанной с каналом слива.

Поршень гидроцилиндра под действием давления смещается, и это усилие перемещает рейку или поворачивает червяк редуктора, в зависимости от конструкции рулевого механизма. Схема работы ГУР всегда такова, что насос создает давление, распределитель направляет, а гидроцилиндр преобразует его в усилие для поворота колес. Гидроусилитель руля устроен так, что при его отказе рулевое управление автомобиля продолжает работать. Только для того чтобы повернуть руль, нужно прикладывать большие усилия.

Гидроусилитель руля состоит из следующих агрегатов и деталей:

• Насос. Предназначен для создания давления рабочей жидкости. Чаще всего встречается конструкция насоса лопастного типа.
• Регулятор давления. Его схема проста. Он, по сути, является обычным редукционным клапаном, сливающим масло обратно в бачок. Нужен он для того, чтобы повышение частоты вращения коленвала двигателя не приводило к превышению предельно допустимого давления масла.
• Распределитель с управляющим золотником. Роторным называется распределитель, золотник которого вращается. Если же он перемещается линейно вдоль оси рулевого вала, его называют осевым. Осевой золотник поступательно движется по резьбе за счет вращательного движения рулевого вала, перемещаясь вдоль оси этого вала.
• Силовой гидроцилиндр двойного действия. В нем под действием давления рабочей жидкости движется поршень, помогая поворачивать колеса. Этот агрегат может быть интегрирован в рулевой механизм или соединяться с ним посредством промежуточных передаточных механизмов. Схема конструкции реечного рулевого механизма позволяет встроить в нее гидроцилиндр. Корпус рейки является цилиндром, поршень делают на середине рейки в виде перегородки с уплотнителем. Для поворота в ту или другую сторону подают в корпус масло под давлением с нужной стороны.
• Бачок с запасом рабочей жидкости. Для ее очистки от продуктов износа агрегатов ГУР бачок имеет встроенный фильтр.
• Соединительные шланги высокого давления. Обеспечивают подачу масла от насоса к распределителю и дальше к гидроцилиндрам.
• Соединительные шланги низкого давления. По ним течет жидкость из бачка в насос, а также из распределителя и из силового гидроцилиндра обратно в бачок ГУР.

Конструкция насоса лопастного типа

Популярность этой конструкции объясняется высоким КПД такого насоса. Привод насоса всегда ременный от шкива коленчатого вала. Для удобства привода, крепление насоса осуществляется к блоку цилиндров двигателя.

Внутренняя поверхность его корпуса имеет сложную форму. В роторе такого насоса делают параллельно его продольной оси несколько прорезей, в которые вставляются лопасти. При вращении привода насоса лопасти под действием центробежной силы частично выходят из пазов и, касаясь внутренней поверхности корпуса, образуют замкнутые камеры. Форма внутренней поверхности корпуса сделана таким образом, что при вращении ротора объем между двумя соседними лопастями и корпусом уменьшается, сжимая заключенную между ними жидкость. Поэтому когда между лопастями оказывается отверстие выхода насоса, масло под давлением устремляется в него. Всасывание масла происходит с точностью до наоборот. На другом участке внутренней поверхности корпуса между лопастями создается разрежение, а когда между ними оказывается вход, масло всасывается в камеру.

Рекомендации производителей

• Нельзя удерживать колеса автомобиля, имеющего ГУР, в крайнем положении более 5 сек, так как это может привести к перегреву масла, вплоть до его закипания, и выходу системы из строя.
• Для увеличения срока службы агрегатов ГУР и системы в целом рекомендуется не реже одного раза в два года производить замену рабочей жидкости.
• Для того чтобы гидроусилитель руля не отказал внезапно, необходимо периодически контролировать наличия масла в его бачке. При заметном снижении уровня рабочей жидкости, не связанном с температурой, углом поворота колес, наклоном автомобиля и тому подобным, необходимо проверить герметичность узлов и деталей гидравлического контура: шлангов, бачка насоса и их соединений. Проверка заключается во внешнем осмотре вышеназванных точек на предмет подтекания масла.
• Не рекомендуется длительное использование автомобиля с вышедшим из строя насосом гидроусилителя. Так как масло здесь используется не только для создания давления, но для смазки трущихся деталей. Работа автомобиля с неисправным насосом приведет к ускоренному износу и выходу из строя распределителя и силового гидроцилиндра.

Удаление воздуха из системы

Признаки завоздушивания системы: подклинивание рулевого колеса при смене направления его вращения; вспененное масло в бачке.

Прокачку системы опишем на примере автомобиля Газ 3110:

• Повернуть рулевое колесо из среднего положения до конца влево и вправо от 5 до 10 раз.
• Если масло из системы сливалось полностью, вывернуть клапан из крышки рулевого редуктора. Повернуть рулевое колесо влево и вправо 3-4 раза. Установить клапан на место, долить масло.
• Установить руль в среднее положение. Запустить мотор на 10-15 сек. Руль вращать не нужно. Заглушить мотор, долить масло.

Запустить мотор, плавно повернуть руль несколько раз влево и вправо, не задерживая его в крайних точках. После того как в бачок перестанут выходить воздушные пузырьки заглушить мотор и долить масло. На этом операцию удаления воздуха можно считать успешно завершенной.