Kraniauto.ru

Авто журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как устроен гидроусилитель руля

Устройство гидроусилителя и электроусилителя руля

Типы рулевого механизма

Сначала — о рулевых механизмах. Один из них, знакомый по «Жигулям», носит название «червяк-ролик» из-за того, что его действие основано на использовании червячной шестеренчатой пары. Полное название — «винт-шариковая гайка-рейка-сектор». Такой механизм считается устаревшим.

С распространением на легковых авто переднего привода, получил распространение тип рулевого механизма — «шестерня-рейка» или реечный. Механизм «шестерня-рейка» легче и технологичнее, идеально подходит для переднеприводной компоновки и подвески McPherson, обеспечивая большую легкость и точность управления.

Недостатки рулевого усилителя

Неоспоримое преимущество рулевого усилителя — облегчение работы рук при парковке, когда приходится совершать много оборотов баранки при максимальном усилии. Но усилитель обладает еще одним полезным свойством — он ослабляет передачу на руль ударов от неровностей дороги.

Недостатки? Владельцы автомобилей с ГУР часто жалуются на отсутствие или нехватку реактивного усилия на руле. В этом виноват гидроусилитель — он слишком активно помогает водителю, убирая ту толику возвращающего усилия, которая обеспечивает «чувство автомобиля».

Чтобы добиться хорошей информативности рулевого привода и одновременно не сделать баранку тугой, нужно увязать массу факторов: производительность насоса, геометрию передней подвески, углы установки колес, параметры задней подвески, характеристики шин и даже жесткость кузова на скручивание. Поэтому, безупречные с этой точки зрения автомобили попадаются редко и многие фирмы жертвуют информативностью в пользу комфорта.

Гидроусилитель руля — ГУР

Исполнительный механизм гидроусилителя, как правило, выполнен заодно с рулевым механизмом — их называются интегральными. В качестве рабочей жидкости в гидроусилителях иномарок используется масло ATF — то же, что и в автоматических коробках передач.


Реечный рулевой механизм с гидроусилителем. Если рулевые тяги располагаются по бокам рейки, то поршень размещается посередине корпуса. А если тяги крепятся к центральной части рейки, то поршень выносят вбок.
Насос ГУР, приводимый ремнем от коленвала, засасывает из бачка масло и нагнетает под высоким давлением в 50-100 атм в распределитель. Задача распределителя — отслеживать усилие на руле и дозировано помогать поворачивать управляемые колеса. Для этого используют следящее устройство — чаще всего торсион, встроенный в разрез рулевого вала.

Когда машина стоит или едет по прямой, то усилия на рулевом валу нет, и торсион не закручен — соответственно, перекрыты дозирующие каналы распределителя, а масло сливается обратно в бачок. Водитель поворачивает руль, колеса сопротивляются — торсион закручивается тем сильнее, чем больше усилие на руле. Золотник открывает каналы и направляет масло в исполнительное устройство. Когда баранка повернута до упора, срабатывают предохранительные клапаны, сбрасывая давление масла и сохраняя детали от повреждения.

Электроусилитель руля — ЭУР

Это усилители руля, в которых не осталось гидравлики! На торсионе стоит датчик и в зависимости от его сигнала электроника подает ток нужной полярности и силы на обмотки электромотора, связанного с рулевым механизмом через червячную передачу. А по сигналам от датчика скорости можно изменять характеристику усилителя в соответствии с любой заложенной в память блока зависимостью.

Преимущества:

  • независимость работы усилителя от оборотов двигателя
  • информативность (самонастройка усилителя руля к скорости автомобиля)
  • независимость работы усилителя руля от температуры
  • экономичность
  • надежность (отсутствие шлангов, ремней, сальников, жидкостей)
  • не требует обслуживания (замены и доливки рабочей жидкости)
  • выше симметричность руля (отсутствие разницы усилия в левом и правом положении)

Усилитель руля потребляет энергию только при вращении руля, в отличие от гидроусилителя, когда рабочая жидкость всегда гоняется по трубам, на что тратится дополнительная энергия. Коэффициент полезного действия электродвигателя выше КПД гидронасоса.

Электроусилитель в зависимости от массы и компоновки автомобиля.
1 — рулевая колонка; 2 — электроусилитель с червячной передачей и электронным блоком управления; 3 — промежуточный вал; 4 — реечный рулевой механизм; 5 — следящее устройство с торсионом; 6 — блок управления; 7 — электропривод с механизмом винт—шариковая гайка—рейка
Вариант для авто малого класса — усилитель встроен в рулевую колонкуВариант для автомобилей среднего классаВариант для авто большого класса — электропривод усилителя интегрирован с рулевой рейкой

Рулевой механизм с переменным отношением

А нельзя ли изменять передаточное отношение усилия на руле? Ведь около нулевого положения баранки, когда едешь по прямой на высокой скорости, излишняя острота рулевого управления — мешает, заставляя водителя напрягаться. А при парковке или развороте, наоборот, хотелось бы иметь передаточное отношение поменьше — чтобы поворачивать руль на меньший угол.

Для этих целей используется рейка с переменным профилем: в около нулевой зоне зубья треугольные, а ближе к краям — трапецеидальной формы. Шестерня входит с ними в зацепление с разным плечом, что помогает изменить передаточное отношение.

Гидроусилитель рулевого управления

Гидроусилителем рулевого управления (обиходное название – гидроусилитель руля) называется конструктивный элемент рулевого управления автомобиля, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса создается с помощью гидравлического привода. Гидроусилитель руля является самым распространенным видом усилителя рулевого управления.

Простейший гидроусилитель руля имеет привод гидронасоса от коленчатого вала двигателя. У такого усилителя производительность прямо пропорциональна частоте вращения колнечатого вала двигателя, что противоречит реальным потребностям рулевого управления (при максимальной скорости движения требуется минимальный коэффициент усиления, и наоборот).

Читать еще:  Проставки для задних пружин

Наиболее совершенным с точки зрения потребительских свойств и конструкции является электрогидравлический усилитель руля. Преимуществами электрогидравлического усилителя являются компактность, возможность функционирования на неработающем двигателе, экономичность за счет включения в нужный момент. В конструкции данного гидроусилителя предусмотрена возможность электронного регулирования коэффициента усиления. Поэтому, наряду с комфортностью управления усилитель может обеспечить легкость маневрирования на малых скоростях, что недоступно обычному гидроусилителю.

Электрогидравлический усилитель рулевого управления состоит из насосного агрегата, гидравлического узла управления и системы управления.

Насосный агрегат представляет собой объединенный блок, включающий гидравлический насос, электродвигатель насоса и бачок для рабочей жидкости. На насосный агрегат устанавливается электронный блок управления.

Гидравлический насос может быть лопастного или шестеренного типа. Наиболее простым и надежным является шестеренный насос.

Гидравлический узел управления является исполнительным механизмом усилителя руля. Он включает торсион с поворотным золотником и распределительной гильзой и силовой цилиндр с поршнем.

Гидравлический узел управления объединен с рулевым механизмом. Шток поршня силового цилиндра является продолжением рейки рулевого механизма.

Система управления обеспечивает работу гидроусилителя. На современных автомобилях используется электронная система управления, которая обеспечивает регулирование коэффициента усиления в зависимости от скорости поворота рулевого колеса и скорости движения автомобиля. Усилитель с такими характеристиками называется адаптивным усилителем рулевого управления.

На автомобилях концерна Volkswagen и BMW электронная система управления гидравлическим усилителем руля имеет торговое название Servotronic.

Система Servotronic включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительное устройство.

Входными датчиками системы являются датчик усилителя руля (датчик угла поворота рулевого колеса – на автомобилях, оборудованных ESP), датчик спидометра. Помимо датчиков, система использует информацию о частоте вращения коленчатого вала двигателя, поступающую от системы управления двигателем.

Электронный блок управления гидроусилителем руля принимает и обрабатывает сигналы датчиков и в соответствии с установленной программой воздействует на исполнительное устройство.

В разных модификациях системы Servotronic используются следующие исполнительные устройства: электродвигатель насоса, электромагнитный клапан в гидросистеме. В первом случае изменение производительности гидроусилителя осуществляется за счет изменения скорости вращения электродвигателя. Во-втором, за счет изменения проходного сечения гидросистемы (открытие-закрытие клапана).

Работа гидроусилителя руля

При прямолинейном движении автомобиля гидравлический узел управления обеспечивает циркуляцию жидкости по кругу (от насоса по каналам напрямую в бачек).

При повороте рулевого колеса происходит закрутка торсиона, которая сопровождается поворотом золотника относительно распределительной гильзы. По открывшимся каналам жидкость поступает в одну из полостей (в зависимости от направления поворота) силового цилиндра. Из другой полости силового цилиндра жидкость по открывшимся каналам сливается в бачек. Поршень силового цилиндра обеспечивает перемещение рейки рулевого механизма. Усилие от рейки передается на рулевые тяги и далее приводит к повороту колес.

При осуществлении поворота на небольшой скорости (при парковке, маневрах в ограниченном пространстве) гидроусилитель руля работает с наибольшей производительностью. На основании сигналов датчиков электронный блок управления увеличивает частоту вращения электродвигателя насоса (обеспечивает открытие электромагнитного клапана). Соответственно увеличивается производительность насоса. В силовой цилиндр интенсивнее поступает специальная жидкость. Усилие на рулевом колесе значительно снижается.

С увеличением скорости движения частота вращения электродвигателя насоса снижается (срабатывает электромагнитный клапан и уменьшает поперечное сечение гидросистемы).

Работа гидравлического усилителя осуществляется в пределах поворота рулевого колеса и ограничивается предохранительным клапаном.

Набор ключей комбинированных трещоточных шарнирных 8 шт.

Набор ключей комбинированных 9 шт.

H Выгодное предложение H

H Н О В И Н К А H

Обновленный каталог 2018 Airline

  • Главная
  • Новости
  • Подробное устройство гидроусилителя руля

Подробное устройство гидроусилителя руля

Шаг в историю

В настоящее время существует много видов ГУРа, а также других доработанных технологий облегчения вращения рулевого колеса:

Как устроен гидроусилитель руля

Как говорилось выше, гидроусилитель руля – это модернизированная рулевая рейка. К ее простой конструкции добавили следующие детали:

  • Масляный насос;
  • Бачок с рабочей жидкостью;
  • Золотниковый распределитель;
  • Силовой гидроцилиндр;
  • Регулятор давления;
  • Соединители и шланги.

Устройство насоса гидроусилителя руля определяет деление этого узла на виды:

Еще устройство насоса включает в себя корпус, уплотнительное кольцо, ротор. Насос отвечает за создание и поддержание определенного давления специальной жидкости в системе и обеспечивает ее движение. Запускается передачами от двигателя:

Насос ГУР подает под высоким давлением в золотниковый распределитель специальную жидкость. Золотниковый распределитель – сложная деталь, состоящая из торсиона и золотникового клапана. Она регулирует жидкостную подачу в полость цилиндра и возвратное движение жидкости в бачок. Силовой гидроцилиндр обладает бинарным действие, то есть создает усилие в двух направлениях. В нынешнем автомобилестроени этот узел, передающий усилие в рулевую рейку, в неё же и интегрирован.

Изобретено много способов трансформировать усилие поворота руля в работу золотника. Многие из них основываются на движении отдельно взятого промежутка вала рулевой колонки. В актуальных технологиях автомобилестроения роль этого промежутка выполняет торсион, представляющий собой пружинящий лучевым способом промежуток вала рулевой колонки.

Золотник отзывается на угол смещения концов при прикладывании усилия к рулю. Еще применяют конструкции валов с участком с осевой подвижностью, в которых движение соответствующей направленности создается путём винтовой передачи, которая превращает поворот руля в поступательное движение золотникового штока. Есть также механизмы, в которых усилие вращения рулевого колеса отмечается не на рулевой колонке, а на других узлах передачи между рулём и колесами.

Читать еще:  Лада х рей кросс оренбург

Принцип работы ГУР

Если автомобиль находится без движения, двигается прямо, насос перекачивает вхолостую гидравлическое масло внутри системы. Когда рулевое колесо приходит в движение, начинает закручиваться торсион, а золотник поворачивается относительно гильзы распределения. Одновременно открываются соединительные шланги, по которым масло из бачка попадает в определенную камеру в силовом цилиндре (это зависит от того, в какую сторону маневрирует автомобиль под действием поворота руля). А из другой камеры одновременно по открытым протокам гидравлическое масло попадает в бачок. Поршень цилиндра перемещает рулевую рейку, с одновременной передачей усилия рулевым тягам, поворачивающим колёса.

Если авто маневрирует на невысокой скорости, то КПД гидроусилителя руля максимален. Это достигается возрастанием количества оборотов электродвигателя насоса. Увеличение его производительности способствует интенсивному притоку гидравлической жидкости в цилиндр и сила, прикладываемая к повороту руля, уменьшается в разы. Повышение скорости движения машины снижает частоту вращения электродвигателя, при этом в действие вступает электромагнитный клапан, который уменьшает проходимость каналов гидросистемы, а для поворота руля приходится прикладывать больше усилий.

Бочка мёда и ложка дегтя в наличии ГУРа

Несомненным положительным качеством этого узла являются:

  1. Улучшение управляемости авто;
  2. Экономия усилий, прикладываемых к рулю;
  3. Уменьшение передачи ударных явлений от дорожного покрытия.

К самым существенным отрицательным моментам при использовании гидроусилителя рулевого управления многие автомобилестроители причисляют потерю автомобилем информативности. Пока решение вопроса совмещения комфорта, обеспечиваемого ГУРом, и четкости управления машиной остается не по силам лучшим конструкторам гигантов автомобилестроения.

Устройство гидроусилителя руля

Сейчас практически все выпускаемые автомобили комплектуются гидравлическим усилителем рулевого управления (аббр. ГУР). Этот механизм позволяет значительно снизить усилие водителя на рулевое колесо при управлении авто, тем самым сделать вождение более комфортабельным.

Изначально ГУР устанавливался исключительно на грузовые авто и спецтехнику, поскольку сопротивления при изменении положения колес, особенно на малых скоростях движения на такой технике – очень большое, водитель попросту не мог повернуть управляемые колеса, не приложив значительного усилия.

Сейчас же ГУР устанавливается и на легковые авто. По-большому счету на легковушках требуемое усилие для поворота колес невелико и управление машиной, не укомплектованной ГУР, сложностей не вызывает. То есть, как бы этот механизм особо и не нужен, но у него есть одно очень положительное качество, благодаря чему, в большей части, усилитель и получил распространение на легковых авто. Сводится оно к тому, что ГУР позволяет сохранить прямолинейное движение автомобиля при взрыве шины ведущей оси, не забываем и о стремлении человека к максимальному комфорту.

Составные части усилителя. Виды ГУР

В общем, основной задачей усилителя на легковом авто является повышение безопасности, а уже потом только – обеспечение комфортабельности.

Устройство гидроусилителя руля включает в себя несколько основных составных элементов:

  • насос;
  • распределитель;
  • силовой цилиндр;
  • соединительные трубопроводы.

На технике использовалось два типа гидроусилителей:

  1. Комбинированный (интегрированный).
  2. Раздельный.

Комбинированный тип отличается тем, что распределитель и цилиндр интегрированы в рулевой механизм, что позволяет в значительной мере уменьшить металлоемкость конструкции и сделать ее более компактной. Благодаря этому он получил широкое распространение, в том числе и на легковых авто.

Раздельный тип применялся на ряде грузовых авто. Его особенность заключена в том, что силовой цилиндр – отдельный элемент, взаимодействующий с приводом рулевого управления. Но из-за такого решения, конструкция ГУР получилась более громоздкой, поэтому на легковых авто она не используется.

Насос

Из названия усилителя понятно, что основным рабочим элементом в этом механизме является жидкость. Поскольку она несжимаема, то при создании давления можно получить усилие, которое и будет выполнять требуемую функцию.

И давление это создается насосом. В более простой схеме механизма насос имеет ременной привод от коленчатого вала. Этот элемент конструкции может быть шестеренчатым (менее распространенный тип) или роторным (он же лопастной). Чаще всего на авто используется второй вариант.

Устройство насоса гидроусилителя роторного типа очень простое. Основными его элементами являются корпус с подающим и выходным штуцерами и вал, на одном конце которого установлен приводной шкив, а на другом – ротор с лопастями. Этот ротор располагается в камере особой формы — статоре (его роль выполняет корпус). За счет этой формы статора и обеспечивается нагнетание жидкости, которая затем подается на выходной штуцер, ведущий на распределитель.

Недостатком насоса, приводимого от коленчатого вала, является изменение создаваемого давления в зависимости от оборотов мотора. Из-за этого создаваемое ГУРом усилие на малых оборотах является недостаточным, а на высоких – чрезмерным, что приводит к появлению такого эффекта, как «пустой руль» («обратная связь» рулевого управления – отсутствует, поэтому информативность рулевого управления очень мала).

Чтобы устранить этот недостаток, в устройство насоса гидроусилителя включен регулятор давления, поддерживающий его в заданном значении. Функционирует он очень просто – при превышении давления, регулятор, смещаясь, открывает перепускной канал между подающим и выводным каналами и часть давления сбрасывается.

Читать еще:  Как пропылесосить печку ваз 2107

Распределитель

Жидкость под давлением, созданным насосом, подается на распределитель. В задачу этого составного элемента входит распределение потока жидкости в зависимости от положения рулевого управления. Наибольшее распространение на легковых авто получил золотниковый распределитель поворотного типа. Этот узел является промежуточным звеном между валом колонки и шестерней рулевого механизма.

Устройство распределителя рейки

Состоит распределитель из двух элементов – вала и поворотного золотника. Эти элементы насажены на торсион, который соединяет между собой вал колонки и шестерню.

К распределителю подходит подающий штуцер от насоса, обратка (по ней жидкость возвращается снова в насос) и два вывода, ведущих на силовой цилиндр.

Схема работы распределителя

Суть работы распределителя такая: при вращении руля сопротивление, идущее от колес, приводит к скручиванию торсиона, что в свою очередь обеспечивает проворот золотника относительно вала распределителя. Из-за этого одни каналы открываются, а вторые закрываются, то есть, происходит перераспределение потока жидкости.

Цилиндр

Силовой цилиндр выполняет роль исполнительного элемента. В комбинированном типе ГУР он полностью интегрирован в рулевой механизм. В качестве поршня выступает рулевая рейка, на которой дополнительно имеется шайба с уплотнителями, а цилиндра – корпус. Поршень делит цилиндр на две камеры, соединенных трубопроводами с распределителем.

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.

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.

Положительные и отрицательные качества

Часть положительных качеств использования гидроусилителя в конструкции рулевого управления уже перечислены, но есть и другие. В целом, к достоинствам можно отнести:

  • Повышение безопасности (ГУР позволяет удержать автомобиль при взрыве шины по время движения);
  • Снижение усилия, требуемого для совершения или удержания маневра;
  • Изменение передаточного числа рулевого механизма (для поворота колес на определенный угол требуется меньше вращать руль, чем в механизме без ГУР);
  • Комфортабельность управления авто.

Недостатков же у усилителя меньше, но они достаточно существенны:

  • ГУР – это дополнительный механизм, причем конструктивно сложный и требует обслуживания;
  • Некоторые элементы очень чувствительны к загрязняющим частицам, поэтому нарушение эксплуатации может привести к поломке;
  • Насос с приводом от коленчатого вала «забирает на себя» часть мощности мотора;
  • Усилитель работает только при заведенном моторе.

Стоит отметить, что благодаря установке распределителя в рулевой механизм возможно продолжать движение даже в случае выхода из строя одного из элементов ГУР или разгерметизации. Торсион в любом случае будет передавать вращение от вала колонки на шестерню механизма, поэтому управление у авто сохраниться, но усилие на руле возрастет.

Еще одним недостатком такого механизма является зависимость от оборотов коленчатого вала. Решение этой проблемы, и следующим этапом развития ГУР стал электрогидравлический усилитель.

Его особенность заключается в том, что привод осуществляется от отдельного электромотора, который входит в конструкцию насоса. Это позволяет не только поддерживать давление в требуемом значении при всех режимах работы мотора, но еще и обеспечить работу ГУР даже при незаведенном двигателе.

Дополнительно электрогидравлический усилитель управляется ЭБУ. То есть, механизм подстраивается под конкретные условия движения, создавая оптимальное усилие на руле и обеспечивая точную передачу информации – «обратную связь». Для этого ЭБУ собирает данные от ряда датчиков, на основе которых он осуществляет управление насосом и распределителем.

Несмотря на то, что гидроусилитель конструктивно значительно сложнее, чем иной тип усилителя – электрический, благодаря обеспечению «обратной связи» он является более предпочтительным, поэтому он чаще и используется.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×