Что такое усилитель руля?
Усилитель руля был разработан для того, чтобы снизить усилия, необходимые для управления рулём автомобиля. Другими словами, водитель машины может изменить направление автомобиля с помощью внешнего источника питания, которая попросту ассистирует (помогает усилием) в повороте рулевого колеса этому водителю.
Большинство систем рулевых усилителей используют гидравлическое давление (гидроусилители руля, ГУР) и управляются с помощью мощности от двигателя, но в последние годы стали популярны электроусилители руля (ЭУР), которые на 100% зависят от электрических систем автомобиля. Несмотря на это, ЭУР сегодня можно встретить далеко не на всех автомобилях, а преимущественно на категориях машин, начиная с класса C и выше.
Некоторые современные рулевые системы могут также обеспечить переменное усилие на рулевое управление в зависимости от скорости движения, в то время как другие даже используют технологию привода по проводам и не имеют никакой прямой связи между рулём и колёсами.
Принципы работы усилителя руля автомобиля – ЭУР, ЭГУР и ГУР
Устройство усилителя руля может быть трех видов: электрическим (ЭУР), электрогидравлическим (ЭГУР) и самым распространенным гидравлическим (ГУР). Он устроен таким образом, что даже при его выходе из строя сохранится возможность управления автомобилем.
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.
При выборе типа усилителя рулевого управления лучше ориентироваться именно на ездовые ощущения. Гидравлические и электрические системы имеют серьезные конструктивные отличия и свои слабые и сильные стороны.
В нашем автосервисе можно произвести диагностику и ремонт уселителя руля любой категории – ЭУР, ЭГУР и ГУР. Специалисты сервиса работают на современном оборудовании (стендах), и имеют большой опыт. Монтаж и демонтаж на месте. Гарантия на работы 2 года.
Электроусилитель рулевого управления (ЭУР)
При повороте водителем рулевого колеса происходит скручивание торсионного вала. Эту информацию блоку управления передает датчик крутящего момента. ЭБУ обрабатывает данные, соотносит их с показаниями других датчиков и вычисляет усилие, которое необходимо приложить, чтобы помочь водителю повернуть колеса. Электрический двигатель получает команду и воздействует на вал рулевой колонки либо на рулевую рейку.
Режимы работы электроусилителя:
- Поворот автомобиля в обычном режиме
- Поворот машины на большой скорости
- Поворот машины на малой скорости
- Возврат колес в среднее положение
- Поддержание колес в среднем положении
Электрогидравлический усилитель (ЭГУР)
На помощь механике и гидравлике пришла электроника. В результате такого симбиоза появился электрогидравлический усилитель. Существует два типа ЭГУРа: с электромагнитным клапаном и с электронасосом. Управляет работой усилителя электронный блок на основании показаний датчиков скорости, поворота руля, оборотов коленвала. Набор датчиков может меняться в зависимости от модели автомобиля.
В первой конструкции в распределитель ГУРа дополнительно встраивается электромагнитный клапан и камера обратного действия с поршнем. При повороте колес на месте или при движении с малой скоростью клапан открыт, давление в системе максимально – руль крутить легко. При наборе скорости клапан, управляемый блоком, пропорционально закрывается. В результате давление в системе уменьшается, а усилие на руле увеличивается.
Во второй, более совершенной конструкции, гидронасос заменен электронасосом, приводится не от коленвала, а отдельным электромотором. Управляет его работой блок управления. На малых скоростях скорость вращения насоса максимальна, а на больших – ограничивается блоком управления. Поэтому чем выше скорость движения – тем тяжелее становится руль. Замена гидронасоса электронасосом позволяет снизить расход топлива до 0,2 л на 100 км.
Гидравлический усилитель руля (ГУР)
ГУР – это гидравлический усилитель руля, который преобразует механическую энергию в давление жидкости, нагнетая масло под давлением в рулевой механизм.
Гидроусилитель руля устанавливается на рулевой механизм любого типа. Для легковых автомобилей наибольшее распространение получил реечный механизм. В этом случае схема ГУР следующая:
Бачок гидроусилителя – в 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, для холодного двигателя, так и для горячего, работающего определенное времени. Также необходимый уровень жидкости можно определить и с помощью отметок «Max» и «Min».
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 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 – 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.
Принцип работы гидроусилителя руля
Режимы работы гидроусилителя при повороте колес в любую сторону:
- Автомобиль стоит неподвижно на месте – колеса установлены прямо. В данный момент гидроусилитель не работает и жидкость просто перекачивается насосом по системе (из бачка в распределитель и обратно).
- Водитель начинает вращать рулевое колесо – крутящий момент от рулевого колеса передается на вал распределителя и далее на торсион, который начинает закручиваться. Поворотный золотник в этот момент не вращается, поскольку ему мешает это сделать сила трения, препятствующая повороту колес. Перемещаясь относительно золотника, вал распределителя открывает канал для поступления жидкости в одну из полостей гидроцилиндра (в зависимости от того, куда повернут руль). Таким образом, вся жидкость под давлением направляется в гидроцилиндр. Жидкость из второй полости гидроцилиндра поступает в сливную магистраль и далее в бачок. Жидкость давит на поршень со штоком, за счет чего перемещается рулевая рейка и поворачиваются колеса.
- Водитель прекратил вращение рулевого колеса – продолжая удерживать его в повернутом положении. Рулевая рейка, перемещаясь, вращает поворотный золотник и выравнивает его относительно вала распределителя. В этот момент распределитель устанавливается в нейтральное положение и жидкость вновь циркулирует по системе, не совершая работы, как и при прямолинейном положении колес.
- Руль выкручен в крайнее положение и удерживается – самый тяжелый режим для гидроусилителя, поскольку распределитель не может вернуться в нейтральное положение, и вся циркуляции жидкости происходит внутри насоса, что сопровождается повышенным шумом его работы. Но стоит отпустить руль, и система придет в норму.
Когда производить замену жидкости в ГУР
Теоретически рабочей жидкостью можно пользоваться в течение всего срока эксплуатации автомобиля, но рекомендуется периодически менять масло.
Сроки замены зависят от интенсивности эксплуатации транспортного средства. При среднегодовом пробеге 10–20 тысяч км, достаточно менять масло раз в два–три года. Если машина эксплуатируется чаще, то и смену жидкости нужно делать чаще.
В результате эксплуатации гидроусилителя повышается температура его элементов. За счет этого греется и масло, что приводит к ухудшению его физических свойств. Если при контроле состояния жидкости замечены посторонние частицы или запах горелого масла – значит, настало время для замены.
Объем жидкости при полной замене не превысит полутора литров. Для жидкости замеряют два уровня: холодный и горячий. Холодный уровень – это точка, при которой температура масла находится в пределах от нуля до тридцати градусов. Горячий уровень – точка, когда температура жидкости варьируется от пятидесяти до восьмидесяти градусов.
Преимущества и недостатки ГУР
Преимуществом системы гидроусилителя является:
- Облегчение управления автомобилем, снижение утомляемости водителя
- Смягчение ударов, которые передаются на рулевое колесо от неровностей дороги
- Лучшая управляемость и маневренность автомобиля
- Постоянно работающий насос отбирает часть мощности у двигателя
- Необходимость периодического обслуживания системы
Что такое гидроусилитель руля и как он работает
Гидроусилитель руля (ГУР) — это механическая система автомобиля, которая увеличивает усилие на руле. Благодаря гидроусилителю руль легко вращается, а водитель практически не ощущает сопротивления при повороте колес на низких скоростях и маневрировании.
ГУР перекочевал в легковой автопром с тяжелой грузовой техники в середине прошлого столетия. В наши дни усилитель руля есть на всех автомобилях: это может быть гидравлическая система или более продвинутая — электрическая.
С точки зрения комфорта самое очевидное, что делает усилитель руля, — помогает управлять авто с гораздо меньшим усилием, чем без него. Но есть у гидроусилителя и ряд других функций:
- подавление вибраций, которые водитель может ощущать на руле во время движения;
- уменьшение количества оборотов руля, благодаря чему улучшается маневренность и острота обратной связи от колес;
- повышение безопасности в случае аварийной ситуации, например при внезапном проколе колеса;
- снижение физической нагрузки водителя, особенно это актуально в условиях плотного городского трафика.
«С точки зрения конструкции, гидроусилитель — это довольно громоздкая система, но в то же время относительно дешевая в производстве. Им оснащают преимущественно бюджетные авто, но также и некоторые внедорожники», — говорит автоэксперт Михаил Логинов. Среди главных недостатков таких механизмов, по словам эксперта, можно выделить следующее:
- Риск перегрева масла в системе. Особенно когда колеса и руль удерживают в вывернутом до упора положении более пяти секунд.
- Необходимость регулярного обслуживания и проверки уровня жидкости, ее доливка.
- Отбор части мощности у мотора.
Устройство гидроусилителя руля
При отказе системы, руль все равно будет поворачиваться, просто тяжелее (Фото: avtodozorshop.ru)
Гидроусилитель — это замкнутый контур, в котором под давлением циркулирует жидкость на масляной основе. В массовом сегменте распространение получили интегрированные системы, то есть встроенные в рулевой механизм, чаще реечный. В этом случае основные рабочие компоненты ГУР будут такими:
Расширительный бачок. Через него заливают жидкость и контролируют ее уровень. Для этого на корпус нанесены специальные риски, а с обратной стороны крышки прикреплен мерный щуп. Внутри бачка установлен фильтр, защищающий от попадания пыли и грязи.
Насос. Он нагнетает и поддерживает необходимое давление в магистрали. Как правило, расположен возле двигателя внутреннего сгорания и приводится в действие ремнем от коленвала. Конструкция насоса бывает разной, но чаще это лопастной механизм.
Распределитель. Установлен на рулевом валу. Воспринимает сигнал от поворота руля и усиливает его, распределяя поток жидкости в нужную полость гидроцилиндра. Состоит из вала и поворотного золотника с пазами и каналами, по которым в систему подводится рабочая жидкость. Оба эти соединены между собой через торсион (стержнем, работающим на скручивание).
Шланги. По ним рабочая жидкость гидроусилителя подводится к распределителю и гидроцилиндру. В системе предусмотрены два контура — повышенного и пониженного давления. Первый служит для подвода жидкости к рабочими узлам, второй работает в обратном направлении.
Как работает гидроусилитель руля
Чем сильнее поворачивается колесо, тем больше жидкости поступает в гидравлический цилиндр и создается большее усилие (Фото: Shutterstock)
Когда сопротивление от поворота колес отсутствует, вал распределителя и золотник вращаются вместе, а жидкость циркулирует по замкнутому контуру. Как только водитель начинает вращать руль, усилие передается на торсион, который закручивается, и вместе с этим в распределителе открывается канал, соответствующий стороне, в которую повернули руль.
Отсюда жидкость ГУР подается в полость гидроцилиндра, разделенную на две равные части: левую и правую. Затем она перенаправляется в одну из камер, в зависимости от стороны поворота. При этом поршень двигается в сторону камеры с низким давлением, перемещая рулевую рейку.
У системы ГУР есть два основных режима работы:
- Руль в исходном положении, движение прямо. В этом случае распределитель перенаправляет жидкость ГУР обратно в насос и ничего не происходит. Этот цикл постоянно повторяется, пока заведен мотор.
- Руль повернут в одну из сторон. Клапан открывается, и жидкость ГУР перенаправляется. На этот раз он не возвращается к насосу, а через линии подачи жидкости попадает в одну из гидравлических камер рулевой рейки.
Неисправности гидроусилителя руля
Поскольку работа гидроусилителя напрямую связана с давлением жидкости, то и все основные поломки этого механизма во многом зависят от нее. В числе наиболее типичных неисправностей можно выделить нарушение герметичности магистрали, протекание сальников, низкий уровень жидкости или ее несвоевременная замена. Вместе с экспертом разобрали самые частые поломки и причины, по которым они возникают.
Сергей Кутузов, инженер по подготовке кадров группы компаний «Обухов», официального представителя марок Volvo, Geely, GAC, DFM и Changan:
1. Утечка жидкости
Возможными местами утечек могут быть: уплотнительные сальники рулевой рейки или трубки системы ГУР. Кроме того, по словам эксперта, к этому может приводить сквозная коррозия и микротрещины трубчатых радиаторов охлаждения масла системы ГУР, особенно если они не закрыты от внешних воздействий, например конструктивными элементами моторного отсека и радиаторами системы охлаждения.
В этом случае внешним проявлением для водителя становится рост усилия при вращении руля из-за снижения уровня масла.
2. Механический износ насоса
Проявляется, как правило, на небольших скоростях и оборотах двигателя, то есть в парковочных режимах. В этом случае, по словам эксперта Сергея Кутузова, причину стоит искать в следующем:
- неправильная эксплуатация системы ГУР. Например, принудительное удержание руля в самых крайних положениях при повышенных оборотах двигателя;
- продолжительная эксплуатация системы с низким уровнем масла.
Внешним проявлением для водителя становится резко возросшее усилие на рулевом колесе, а также характерный воющий звук от насоса (чаще от механического, чем от электромеханического).
3. Булькающие, шипящие звуки
Такие симптомы могут возникать вследствие отслоения внутренних поверхностей резиновых шлангов системы ГУР. Это приводит к снижению внутреннего поперечного сечения шланга и, как следствие, возникновению нехарактерных для системы звуков, а также росту усилия при вращении рулевого колеса.
4. Выход из строя регулирующего клапана
Эта неисправность в основном свойственна системам с переменным усилием при вращении рулевого колеса (адаптивным). Как правило, такая поломка проявляется в одинаково высоком усилии на рулевом колесе как при парковке, так и на высокой скорости. В нормальной ситуации такого быть не должно.
Фото: Shutterstock
Советы по обслуживанию
Обслуживание гидроусилителя сводится к регулярному контролю уровня жидкости и ее качества простым визуальным осмотром, говорит Сергей Кутузов. Если уровень жидкости упал существенно, то необходимо искать место утечки — лучше в сервисном центре. Когда снижение незначительное, необходимо долить рекомендуемую производителем автомобиля жидкость до уровня. Если жидкость изменила цвет, это может указывать на ее перегрев либо долгую эксплуатацию без замены.
Вот еще несколько советов по обслуживанию системы ГУР.
- Регулярно проверяйте уровень жидкости в системе ГУР.
- Производите замену смазки в соответствии с рекомендованными производителем сроками.
- Не смешивайте в системе масла на разной основе.
- Для замены используйте жидкости от проверенных производителей.
Что заливать в гидроусилитель
Рекомендуемый интервал замены жидкости указывается в сервисной книжке автомобиля. Как правило, он колеблется в диапазоне от 40 тыс. до 60 тыс. км, что примерно соответствует 4–6 годам эксплуатации автомобиля.
«При регулярном контроле состояния жидкости и ее уровня и без чрезмерных нагрузок система может служить десятилетиями, требуя лишь периодической замены масла в системе. Скорее может наступить механический износ зубьев вала и самой рейки у реечного механизма», — Сергей Кутузов.
Для заливки жидкости используют специальные масла, которые подбирают строго в соответствии с рекомендациями производителя. Эта информация указывается на расширительном бачке или в руководстве по эксплуатации авто, в противном случае лучше обратиться в сервис или к дилеру. По составу жидкости для гидроусилителя делятся:
- на минеральные — более щадящие составы, которые чаще всего используют в гидроусилителях с уплотнителями и прокладками из обычной резины;
- синтетические — технологичные смазки с большим набором присадок, которые обеспечивают долгий срок службы и высокий диапазон рабочих температур.
Фото: Shutterstock
От масла зависит набор функций, которые будет обеспечивать смазка. Основные рабочие характеристики, которые стоит учитывать при выборе:
- индекс вязкости;
- смазывающие свойства;
- устойчивость к температурам;
- антикоррозийные характеристики;
- стойкость к пенообразованию.
Кроме того, составы для гидроусилителя классифицируются по цвету. Каждый из них может быть при этом минеральным, синтетическим или полусинтетическим. Сегодня на рынке представлены три основных:
- красный. Такие масла относится к классу трансмиссионных и используются для заливки в ГУР и АКПП;
- желтый. Используется для обслуживания современных автомобилей, преимущественно марки Mercedes-Benz;
- зеленый. Эти составы предназначены только для заливки в ГУР.
Усилители руля
Обычные рулевые механизмы имеют серьезный недостаток — для управления автомобилем приходится прикладывать к рулю большую силу. Если в легковых машинах с этим еще как-то можно мириться, то в грузовиках такое положение дел становится серьезной проблемой.
Для решения этой проблемы используются специальные механизмы, повышающие прилагаемое водителем к рулю усилие — усилители руля. Наиболее часто применяются два типа усилителей руля:
— Гидравлический усилитель руля (ГУР);
— Электрический усилитель руля (ЭУР).
Гидроусилитель руля (ГУР)
В ГУР для повышения усилия от руля используется гидравлическая система, в которой в качестве рабочего тела используется специальное масло (аналогичное трансмиссионному). Обычно гидроусилитель руля выполнен заодно с рулевым механизмом (интегральный тип усилителя), но бывают и другие конструктивные решения.
Работа ГУР сводится к следующему. Специальный насос (который приводится во вращение двигателем, для чего предусмотрен отдельный шкив) нагнетает масло под давлением до 100 атмосфер в золотниковый распределитель, управляемый следящим устройством. Следящее устройство отслеживает положение руля и при повороте открывает золотник — масло подается в исполнительный механизм (гидроцилиндр), который, в свою очередь, приводит в движение рулевые тяги и поворачивает колеса.
Достоинства ГУР очевидны: он облегчает руление, особенно при маневрировании в ограниченном пространстве. Однако у этого механизма есть и масса недостатков. В частности, гидроусилитель фактически развязывает руль от колес, поэтому практически полностью гасится реактивное усилие на руле. Это значит, что руль перестает быть источником информации о дороге, и водитель, попросту говоря, перестает эту дорогу «чувствовать».
Установка ГУР — это еще и некоторая потеря мощности двигателя, которая идет на вращение масляного насоса. Также существует зависимость эффективности работы усилителя от оборотов двигателя. Наконец, ГУР имеет сложное устройство, которое понижает надежность всей системы рулевого управления автомобиля.
Электроусилитель руля (ЭУР)
В ЭУР, в отличие от ГУР, для привода рулевого механизма используется электромотор, который управляется системой датчиков, отслеживающих положение руля. Такая система очень проста конструктивно, надежна и обладает высоким КПД. Кроме того, в электроусилителе руля значительно легче обеспечить необходимое для комфортного управления реактивное усилие на руле. Из других достоинств ЭУР можно отметить его надежность, отсутствие необходимости обслуживания и экономичность.
Также в ЭУР гораздо проще реализовать многие полезные для комфортного и безопасного вождения функции (например, «легкий руль» при маневрировании в ограниченном пространстве на малых скоростях, и более тугой руль при движении по трассе, правильное положение колес в различных режимах и т.д.).
Сегодня ГУР более распространен, чем ЭУР, однако неоспоримые достоинства электроусилителя обеспечивают все более широкое его применение на различных типах автомобилей, и в ближайшие годы гидроусилитель может потерять свои позиции. Однако как будет на самом деле — покажет время.
Другие статьи
#Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях
Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.
#Рассухариватель клапанов
21.06.2023 | Статьи о запасных частях
Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.
#Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях
Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.
#Пластина распределителя зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях
Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.