Гидравлический усилитель руля (ГУР) — автомобильная гидравлическая система, часть рулевого механизма, предназначенная для облегчения управления направлением движения автомобиля при сохранении необходимой «обратной связи» и обеспечении устойчивости и однозначности задаваемой траектории .

Гидроусилитель руля устроен так, что при отказе усилителя рулевое управление продолжает работать (хотя руль при этом становится более «тяжёлым»).

В Советском Союзе (СССР) впервые был применён в 1950 г. на карьерном самосвале МАЗ-525 . Первый советский легковой автомобиль, оснащенный ГУР — автомобиль высшего класса ЗИЛ-111 (1958 г.).

Назначение гидроусилителя рулевого управления

Для уменьшения усилия, прикладываемого при повороте рулевого колеса, смягчения ударов, передающихся на рулевое колесо при наезде управляемых колес на неровности дороги, и повышения безопасности при разрыве шин переднего колеса в конструкцию рулевого управления некоторых автомобилей вводят специальные гидроусилители.

Устройство

Гидроусилитель представляет собой замкнутую гидравлическую систему, состоящую из насоса , регулятора давления, бачка с запасом гидравлической жидкости, управляющего золотника и силового гидроцилиндра .

Насос (с приводом от двигателя автомобиля или электромотора), регулятор давления (обычно в виде перепускного клапана , сливающего избыток расхода насоса мимо золотника) и бачок с запасом гидравлической жидкости предназначены для создания рабочего перепада давлений в гидросистеме усилителя.

Силовой гидроцилиндр двойного действия (то есть умеющий создавать усилие в двух направлениях) в современных легковых автомобилях обычно интегрируется с рулевой рейкой и передает усилие на неё. Золотник устанавливается на рулевой колонке и реагирует на вращательный момент на валу колонки.

Придумано множество способов преобразовать вращательный момент рулевого колеса в работу золотника. Большинство основаны на подвижности отдельного участка вала рулевой колонки. В современных машинах роль подвижного элемента колонки обычно играет торсион — радиально пружинящий участок вала рулевой колонки. Золотник реагирует на угловой сдвиг между концами торсиона при наличии усилия на руле. Существуют конструкции с осевой подвижностью участка вала рулевой колонки: осевое перемещение задается винтовой передачей, преобразующей вращательное усилие руля в поступательное движение штока золотника. В некоторых конструкциях усилие поворота колес регистрируется не на рулевой колонке, а на других узлах передачи усилия от руля к колесу.

Пример гидроусилителя, совмещённого с рулевым механизмом — гидроусилитель, применяемый на автомобилях ЗИЛ-130 и ЗИЛ-131

Принцип работы гидроусилителя руля автомобиля ЗИЛ-130:

При прямолинейном движении автомобиля золотник за счёт пружин удерживается в нейтральном положении, при этом все каналы золотника открыты.

При повороте — при вращении руля винт вращается и вкручивается в шариковую гайку. При этом он смещается вместе с золотником и подшипниками и смещает плунжеры, сжимая пружины. Как только подшипники упрутся в корпус, винт с золотником перестанет смещаться, а смещаться начнёт шариковая гайка с поршнем и рейкой, при этом как бы накручиваясь на винт. При смещении золотника центральный канал от насоса останется связанным с одним из боковых каналов, а другой боковой канал останется связанным с каналом слива. При смещении поршня усилие будет передаваться от рейки сектору, а от него через вал сошке. Так как центральный канал от масляного насоса связан с одним из боковых каналов, то масло пойдёт из него в одну из полостей гидроцилиндра и будет давить на поршень, помогая смещать его и облегчая усилие, прилагаемое на рулевое колесо.

При прекращении вращения руля винт перестаёт вкручиваться в гайку и минимальное движение поршня передаётся на винт и золотник. Золотник возвращается в нейтральное положение. Все каналы открываются, масло от насоса начинает уходить на слив, и усилитель прекращает свою работу. Кроме того, возвращению золотника в нейтральное положение способствуют пружины, давящие на плунжеры и на подшипники.

При увеличении сопротивления повороту начнёт возрастать давление в линии от насоса через золотник в одну из полостей гидроцилиндра. Эта линия связана с полостью между плунжерами, где находятся пружины. Повышенное давление будет давить на плунжеры, а они — на подшипники. Плунжеры будут стараться вернуть золотник в нейтральное положение. Часть масла начнёт уходить на слив, а водитель почувствует дополнительное сопротивление вращению руля — следящее действие за усилием.

При неработающем двигателе насос не накачивает масло и усилитель не работает. Управление автомобилем может осуществляться. При вращении руля поршень смещается и вытесняет масло из одной полости в другую через обратный клапан, и масло не мешает движению поршня.

Пример гидроусилителя, совмещённого с продольной тягой — гидроусилитель, применяемый на автомобилях МАЗ и КрАЗ-255

Принцип работы гидроусилителя руля автомобиля КрАЗ-255:

При прямолинейном движении — золотник находится в нейтральном положении, все каналы открыты и масло от насоса уходит на слив.

При повороте усилие от рулевого колеса передаётся через рулевой механизм на сошку. Сошка тянет шаровый палец, а он смещает стакан и золотник примерно на 1 мм. Как только стакан упрётся в корпус, усилие будет передаваться корпусу, а от него через другой шаровый палец продольной тяге и далее. Так как золотник сместился, канал от насоса остался связанным только с одной полостью цилиндра, а другая полость осталась связана с каналом слива. Масло, поступающее в цилиндр, смещает корпус за счёт давления в ту сторону, в которую его тянет сошка, облегчая водителю поворот руля. Масло, поступающее в цилиндр, давит на корпус за счёт давления, а опорой для него является поршень и шток, соединенные с балкой переднего моста.

При прекращении поворота руля золотник возвращается в исходное положение за счёт остаточного давления масла, которое давит на торец золотника. Торцевая полость золотника связана с основным каналом отверстием в бурте.

При увеличении сопротивления повороту растёт давление в усилителе, которое действует и на торцевую поверхность золотника и старается вернуть его в исходное положение, создавая дополнительное сопротивление на рулевом колесе. Следящее действие осуществляется по принципу остановки вращения руля.

Эксплуатация

Для предотвращения возникновения аварийно-опасных ситуаций, связанных с отказом системы рулевого управления автомобиля, необходимо периодически производить контроль наличия масла в бачке ГУРа. При заметном снижении его уровня, не связанного с температурой, углом поворота колес, наклоном автомобиля и т. п., необходимо проверить герметичность узлов гидравлического контура: шланги, места их вводов и т. д.

Для увеличения срока службы элементов ГУРа и системы в целом, рекомендуется один раз в 1—2 года производить замену рабочей жидкости.

В инструкции по эксплуатации большинства автомобилей подчеркивается, что нельзя удерживать колеса в крайнем положении более 5 сек, так как это может привести к перегреву масла, вплоть до его закипания, и выходу системы из строя.

В качестве рабочей гидравлической жидкости (а также смазочного масла деталей гидроусилителя) применяется:

На советских грузовых автомобилях применяется веретенное ( индустриальное ) масло.

На современных автомобилях применяется или жидкость для гидроусилителей ( Power steering fluid ) или жидкость для автоматических трансмиссий ( Automatic transmission fluid или ATF или Dexron III ).

Перед заливкой масла в агрегат рекомендуется ознакомиться с инструкцией по эксплуатации.

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.

См. также

• Электроусилитель руля
• Гидроусилитель крутящего момента

Примечания