Подробное устройство гидроусилителя руля

Многие водители начинали свою карьеру за рулем с управления автомобилем отечественного производства, оснащенного рулевой колонкой или рулевой рейкой. Пересев за руль более современных отечественных или иностранных авто, водители испытывают несказанное облегчение от легкости обращения с рулем. Объяснение этого блага кроется в рассмотрении подробного устройства гидроусилителя руля (далее ГУР).

Шаг в историю

Превращение механизма рулевой рейки и уменьшение самого рулевого колеса началось с Фредерика Ланчестера, который первым изобрел гидроусилитель и запатентовал его. Изначально это благо автомеханики превалировало только в грузовых автомобилях и автотранспорте специального назначения (пожарные машины). А уже в 20-х годах XX-го века компания Rolls-Royse оборудовала ГУРом свой автомобиль-визитку Phantom. Хотя на тот момент все так и закончилось пробными образцами данного ноу-хау.

Следующим «выходом в свет» гидроусилитель руля обязан Второй мировой войне.

В это время американские и английские машиностроители оборудовали ими тяжелые и неповоротливые бронемашины. А в 50-х годах эта технология получила широкое применение в автопроме Америки и Европы.

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

• Электрогидроусилитель;
• Электроусилитель.

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:

• Лопастный;
• Шестеренный.

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:

1. Шестеренчатой;
2. Ременной.

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.

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.

Гидроусилитель руля (ГУР) — устройство, принцип работы, недостатки

В последнее время, практически все автомобили комплектуются гидроусилителем рулевого управления. Гидроусилитель руля (ГУР) изначально был предназначен для грузовых автомобилей, а также многих всевозможных видов различной техники сельскохозяйственного назначения. В то время данное устройство было предназначено вовсе не для улучшения комфорта. Это связано с тем, что руль многих грузовых автомобилей практически невозможно повернуть без усилителя. Сейчас же он упрощает поворот колес и легковых автомобилей, уменьшая передаточное число механизма и диаметр рулевого колеса. Что же такое гидроусилитель руля и как он работает, а также рассмотрим его достоинства и недостатки.

Гидроусилитель — что это и зачем

Как вы уже поняли, изначально он создавался для упрощения поворота рулевого колеса на специальных автомобилях, где он затруднен в связи с большим передаточным числом рулевого механизма. Сейчас же это устройство успешно применяется практически на всех автомобилях, делая их маневреннее и отзывчивее на повороты руля.

Практика показала, что применение гидроусилителя сокращает количество оборотов руля и помогает избежать множества аварийных ситуаций, путем резкого маневра в противоположную сторону. Сделать это с обычным рулевым механизмом даже реечного типа достаточно проблематично.

Схема устройства ГУР

Всего существует два вида гидроусилителей рулевого механизма: стандартный и ЭГУР, который комплектуется специальным электронным блоком управления и электромагнитным клапаном. В целом их конструкция схожа и прекрасно впишется в любой рулевой механизм. Сейчас же, большая часть автомобилей комплектуется рулевой рейкой, поэтому рассмотрим устройство ГУР и ЭГУР на ее примере.

В состав основных частей гидроусилителя входят:

1. Распределитель золотникового типа
2. Специальный насос
3. Бачок, в котором хранится рабочая жидкость
4. Рабочий цилиндр
5. Система шлангов патрубков для перемещения жидкости

ЭГУР же может дополнительно комплектуется датчиком скорости, электромагнитным клапаном и специальным блоком управления.

Рабочий цилиндр и распределитель устанавливаются на рулевую рейку и представляют с ним единое целое. Назначение насоса заключается в том, чтобы создать необходимое давление жидкости и приводится в движение при помощи ременной передачи от коленчатого вала двигателя.

Как работает усилитель рулевого управления + Видео

После запуска двигателя, масляный насос начинает вращаться и создает давление внутри системы. Если руль стоит прямо, то жидкость просто циркулирует по системе, минуя золотниковую часть устройства. Однако, после поворота руля в какую либо сторону, рулевой вал воздействует на специальный торсион, который открывает золотник в какую-либо сторону. Таким образом, в работу начинает входить одна из полостей рабочего цилиндра, что упрощает усилие, прилагаемое на руль, колеса начинают поворачиваться быстрее.

Как только руль выворачивается до упора, масло достигает пиковой величины давления, оказываемого на рабочий цилиндр. В этом случае, чтобы избежать повреждений, срабатывает специальный клапан, который открывается и выпускает всю рабочую жидкость в свободную циркуляцию внутри системы. После возврата руля в исходное положение, клапан запирается, и рабочий цилиндр давит уже в другую полость, делая поворот руля быстрее.

Отличие электрогидроусилителя состоит в том, что он оборудован системой, которая позволяет менять давление рабочей жидкости внутри системы в зависимости от скорости движения автомобиля. Это осуществляется при помощи датчика скорости, частоты вращения коленчатого вала или датчика угла поворота рулевого колеса. Такое новшество позволяет отключать ЭГУР при движении на большой скорости, чтобы избежать слишком резких маневров и сделать руль более информативнее на какие-либо отклонения. Когда скорость автомобиля равна нулю, или слишком мала, то ЭГУР начинает работать на полную силу, создавая максимально допустимое давление в системе. Контроллер же нужен для более плавного или резкого открытия клапанов в зависимости от скорости движения автомобиля.

Недостатки

Несмотря на все удобство, такое устройство имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это ременная передача, которая отбирает у двигателя определенную величину мощности и некоторая часть его КПД затрачивается на приведение в действие насоса. Таким образом, ГУР увеличивает расход топлива автомобиля и снижает его мощность.

Кроме того, гидроусилитель нуждается в тщательном уходе, потому как его неожиданный отказ воспринимается водителем, как клин рулевого колеса. Понимая это не сразу, неопытные шоферы бросаются в панику и допускают случайные столкновения с определенными препятствиями. Прежде всего, нужно поддерживать постоянную затяжку хомутов гидросистемы, а, во-вторых, менять жидкость ГУР два раза в год и следить за состоянием гидронасоса.

Бачок с рабочей жидкостью должен быть обязательно заполнен ею до необходимого уровня, иначе давление будет слишком избыточным или недостаточным.

Гидроусилитель рулевого управления автомобиля (ГУР)

Сейчас почти каждый современный автомобиль оборудуется гидравлическим усилителем рулевого управления. Основная задача этого механизма заключается в создании дополнительного усилия на элементы рулевого управления для облегчения поворота колес во время маневрирования.

Изначально гидроусилитель устанавливался исключительно на грузовые авто и с/х технику по одной простой причине – без этого механизма управлять грузовиком или трактором очень сложно. Но со временем ГУР стал появляться и на легковых авто.

На небольших скоростях и при стоянке для поворота управляемых колес водителю на авто без ГУР приходится прилагать значительные усилия, на большой же скорости сопротивление снижается, то есть для совершения маневра усилия со стороны водителя снижаются.

Усилитель же обеспечивает одинаковое усилие, которое должен приложить водитель, как при малых, так и значительных скоростях. Поэтому парковка, маневрирование при начале движения с гидроусилителем руля значительно легче.

Гидроусилитель не только повышает комфортабельность при поездках но и  дополнительно повышает безопасность, поскольку позволяет удержать автомобиль на дороге в случае пробития колеса на скорости.

Также на рулевом механизме наличие ГУРа позволяет уменьшить передаточное число. То есть, снижается количество оборотов рулевого колеса.

Конструкция гидроусилителя руля

Конструкция гидроусилителя

Любой гидравлический усилитель рулевого управления, какую бы он не имел конструкцию, состоит из ряда основных составных элементов:

1. насос;
2. распределительное устройство;
3. исполнительный механизм;
4. трубопроводы;
5. бачок для жидкости;

Все составляющие компоненты ГУР соединены при помощи трубопроводов в закрытую систему, по которой циркулирует жидкость под давлением.

Именно она и является главным рабочим элементом системы.

Устройство насоса гидроусилителя руля

Насос включен в схему для создания давления жидкости. В работу он может приводится либо от шкива коленвала посредством ременной передачи, либо же от электродвигателя. Регулировка давления же осуществляется перепускным клапаном, включенным в систему.

Распределительное устройство обеспечивает перераспределение потоков жидкости, которая подается от насоса. Основным элементом его является золотник, который при перемещении открывает и закрывает необходимые каналы.

Если колеса авто установлены ровно, то золотник соединяет между собой трубопровод высокого давления, по которому подается жидкость с патрубком обратной подачи. То есть, жидкость от насоса подается на распределитель и сразу возвращается обратно на него, не выполняя никаких действий. А вот при повороте колеса золотник смещается, открывая и закрывая требуемые каналы, и жидкость направляется на исполнительный механизм.

Этот механизм представляет собой гидроцилиндр двойного действия. В нем имеется поршень, разделяющий цилиндр на две полости. Во время поворота распределитель подает жидкость в необходимую полость, которая за счет давления заставляет перемещаться в необходимую сторону. При этом поршень связан с рулевым механизмом, поэтому при перемещении он передает усилие на механизм.

Виды и их конструктивные особенности ГУР

Ещё кое-что полезное для Вас:

Видео: Устройство гидроусилителя руля.

Существует несколько видов гидроусилителей, отличающихся по своей конструкции:

• раздельный;
• комбинированный;

ГУР с раздельной конструкцией применялся на ряде грузовиков. Особенностью его являлось то, что распределитель устанавливался на рулевом механизме, а вот гидроцилиндр устанавливался отдельно и был поршнем связан с рулевой трапецией посредством рычага.

При повороте рулевого колеса золотник распределительного устройства подавал жидкость в требуемую полость, и поршень, перемещаясь, тянул или толкал рычаг рулевой трапеции.

На легковых же авто распространение получила комбинированная конструкция гидроусилителя. Ее особенность заключается в том, что распределитель и гидроцилиндр входят в конструкцию рулевого механизма.

При этом поршень цилиндра располагается непосредственно на рулевой рейке.

При повороте колес в определенную сторону, золотник, смещаясь, открывает нужные каналы, жидкость поступает в требуемую полость и давит на поршень, тот смещается вместе с рейкой.

Принцип работы гидроусилителя руля

Теперь более подробно рассмотрим принцип работы комбинированного ГУР.

В распределительном механизме такого усилителя используется золотник поворотного типа. То есть открытие и закрытие каналов производится за счет проворота этого элемента вокруг оси.

В нейтральном положении, когда колеса авто установлены ровно, золотник соединяет между собой нагнетательную магистраль с трубопроводом обратной подачи. Кроме того открытыми остаются и каналы, ведущие на полости гидроцилиндра.

То есть жидкость не только циркулирует от насоса на распределительное устройство и обратно, она еще и подается в полости, причем в равных количествах и с одинаковым давлением.

При повороте колеса влево, золотник проворачивается, при этом подающая магистраль соединяется с трубопроводом, ведущим к левой полости. Жидкость подается в нее и начинает воздействовать на поршень. При этом золотник соединяет трубопровод обратной подачи с правой полостью, чтобы не создавалось противодействующего давления, и жидкость из нее уходит к насосу.

Если руль выкручен не до упора и оставлен в таком положении, золотник вернется в исходное положение, из-за чего произойдет выравнивание давления в полостях и поршень перестанет перемещаться.

При повороте колес вправо будут происходить процессы, противоположные описанным.

Недостатком такого гидроусилителя является то, что давление, подаваемое на гидроцилиндр одинаково как на малой так и большой скорости. А поскольку при увеличении скоростного режима сопротивление рулевого механизма снижается, то это приводит к такому эффекту как «пустой руль». Результатом такого явления становиться потеря водителем «чувства дороги» из-за того, что руль вращается очень легко.

Чтобы избавиться от этого негативного эффекта, в конструкцию ГУР часто включаются электронные элементы, контролирующие работу усилителя и регулирующие ее в зависимости от скорости.

Все достаточно просто – в систему включен электромагнитный клапан, работающий от электронного блока управления. ЭБУ считывает показания датчиков (скорости, частоты вращения коленвала), и при повышении скорости он подает сигнал на электромагнитный клапан, которые плавно снижает давление жидкости, подаваемой на распределитель. То есть, усилие ГУР на рулевой механизм будет снижаться.

Устройство гидроусилителя руля (ГУР) и электроусилителя руля (ЭУР)

 

Содержание статьи:

·         Типы рулевого механизма

·         Гидроусилитель руля — ГУР. Устройство

·         Недостатки усилителей рулевого управления

·         Электроусилитель руля — ЭУР. Устройство

·         Рулевой механизм с переменным отношением

Долгое время автомобильные конструкторы и не помышляли о усилителях руля. Средство для уменьшения усилия на руле было одно: сделать побольше передаточное отношение привода и диаметр баранки. В данной статье мы рассмотрим устройство гидроусилителя руля (ГУР) и электроусилителя руля (ЭУР), как они работают, их достоинства и недостатки.

Типы рулевого механизма

Сначала — о самих рулевых механизмах, коих на автомобилях насчитывается три типа. Один из них, хорошо знакомый нам по классическим Жигулям и Волгам, носит название «червяк-сектор» или «червяк-ролик» из-за того, что его действие основано на использовании червячной шестеренчатой пары. Насаженный на конец рулевого вала глобоидальный червяк через зубчатый сектор или ролик поворачивает рулевую сошку, а та тянет вправо-влево тяги рулевой трапеции.  

Такой механизм практически сошел со сцены, уступив место в рулевых приводах грузовых и легковых автомобилей классической компоновки более сложным устройствам. Полное их название — «винт-шариковая гайка-рейка-сектор». Винт, которым оканчивается рулевой вал, через циркулирующие по резьбе шарики толкает вдоль своей оси поршень-рейку. А тот в свою очередь поворачивает зубчатый сектор рулевой сошки.

Но с середины 70-х годов, с распространением на легковых автомобилях переднего привода, стал входить в моду тип рулевого механизма — «шестерня-рейка» или попросту реечный. Потом выяснилось, что механизм шестерня-рейка, будучи легче и технологичнее других механизмов, идеально подходит для переднеприводной компоновки и подвески McPherson, обеспечивая большую легкость и точность рулевого управления.

И теперь подавляющее большинство механизмов на легковых автомобилях (в том числе и классической компоновки) — реечные. А грузовые машины, пикапы и большие внедорожники в основном по-прежнему довольствуются устройствами с винтом и гайкой на рециркулирующих шариках.  

                                                             

                                                                                                                                    

Рулевой механизм типа червяк—ролик. 1 — глобоидальный червяк;  2 — двухгребневый ролик; 3 — вал сошки; 4 — регулировочный винт

На всякий хитрый винт найдется своя шариковая гайка (рулевой механизм ZF типа винт—шариковая гайка—рейка—сектор с гидроусилителем). 1 — распределитель; 2 — винт; 3 — шарики с трубкой рециркуляции; 4 — поршень-рейка; 5 — зубчатый сектор; 6 — вал сошки; 7 — ограничительный клапан

Гидроусилитель руля — ГУР

Исполнительный механизм гидроусилителя легкового автомобиля, как правило, выполнен заодно с рулевым механизмом — такие усилители называются интегральными. В качестве рабочей жидкости в гидроусилителях иномарок используется масло ATF — то же, что и в автоматических коробках передач. А отечественные агрегаты работают на масле марки Р, по своим свойствам близком к обычной «веретенке».

Реечный рулевой механизм с гидроусилителем. Если рулевые тяги, как здесь, располагаются по бокам рейки, то поршень размещается посередине корпуса. А если тяги крепятся к центральной части рейки, то поршень выносят вбок.
1 — рулевая рейка; 2 — поршень; 3 — сальники; 4 — шарниры рулевых тяг; 5 — распределитель с золотником; 6 — шестерня; 7 — торсион; 8 — роторный гидронасос

Роторный или аксиально-поршневой насос, приводимый ремнем от коленчатого вала, засасывает из бачка масло и нагнетает под высоким давлением в 50-100 атм в золотниковый распределитель. Задача распределителя — отслеживать усилие на руле и строго дозировано помогать поворачивать управляемые колеса. Для этого используют следящее устройство — чаще всего это 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.

В механизме типа «винт-шариковая гайка» большее давление подается или за поршень, или до него, помогая тому перемещаться вдоль рулевого вала. А в реечном механизме масло подается в корпус рейки — в ту или иную сторону от поршня, связанного с рейкой, и подталкивает ее вправо или влево. Когда баранка уже повернута до упора, срабатывают предохранительные клапаны, сбрасывая давление масла и сохраняя детали механизма от повреждения.

Недостатки рулевого усилителя

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

А недостатки? Владельцы автомобилей с ГУР часто жалуются на отсутствие или нехватку реактивного усилия на руле. Увы, в этом чаще всего виноват гидроусилитель — он слишком активно помогает водителю, оказывая тому еще и медвежью услугу, убирая ту толику возвращающего усилия, которая и обеспечивает «чувство автомобиля». И задача конструкторов при разработке и настройке ходовой части оказывается чертовски сложной.

Ведь чтобы добиться хорошей информативности рулевого привода и одновременно не сделать баранку слишком тугой, нужно увязать воедино массу факторов: производительность насоса, параметры золотника и жесткость торсиона, геометрию передней подвески и углы установки колес (от этого в первую очередь зависит величина возвращающего усилия), параметры задней подвески, уводные характеристики шин и даже жесткость кузова на скручивание! Поэтому немудрено, что безупречные с этой точки зрения автомобили попадаются очень и очень редко. Впрочем, многие фирмы специально жертвуют информативностью в пользу комфорта, зная привязанности своей клиентуры. 

Еще одна задача, которая стоит перед конструкторами, — сделать так, чтобы на маленькой скорости руль был легким, а на большом ходу становился более упругим и информативным. А в немецких гидроусилителях ZF Servotronic, на помощь золотнику приходит электрогидравлический модулятор давления — с ростом скорости по сигналу от управляющего блока он ограничивает давление в рабочем контуре, и помощь гидроусилителя сходит на нет.

Существует еще один вариант решения — приводить насос гидроусилителя не от коленчатого вала двигателя, а от электромотора. Тогда, с помощью электроники изменяя частоту вращения электропривода, можно варьировать производительность насоса как угодно. Такая схема применяется в гидроусилителях автомобилей Mercedes-Benz А-класса. Правда, заманчивая идея на прямой вообще отключать насос, чтобы 

экономить топливо (на привод гидронасоса уходит несколько лошадиных сил), на практике неосуществима — при резком отклонении баранки давление не успеет возрасти так быстро, и руль может «закусить».

Электроусилитель руля — ЭУР

Это электроусилители, в которых не осталось никакой гидравлики! На торсионе следящего устройства 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 электроусилителя:

·         независимость работы усилителя от оборотов двигателя автомобиля

·         информативность (самонастройка усилителя руля к скорости автомобиля)

·         независимость работы усилителя руля от температурных перепадов

·         экономичность

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 намного выше КПД гидронасоса

·         надежность (отсутствие шлангов, ремней, прокладок, сальников, жидкостей)

·         не требует обслуживания (замены, доливки рабочей жидкости)

·         на порядок выше симметричность руля (отсутствие разницы вращающего усилия в левом и правом вращениях руля)

 

Вариант для автомобилей малого класса — усилитель встроен в рулевую колонку

Вариант для автомобилей среднего класса

Вариант для автомобилей большого класса и микроавтобусов — электропривод усилителя интегрирован с рулевой рейкой

Электроусилитель в зависимости от полной массы и компоновки автомобиля может встраиваться в различные звенья рулевого управления

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

Рулевой механизм с переменным отношением

А нельзя ли изменять еще и передаточное отношение? Ведь около нулевого положения баранки, когда едешь по прямой на высокой скорости, излишняя острота рулевого управления добра не приносит, заставляя водителя напрягаться. А при парковке или развороте, наоборот, хотелось бы иметь передаточное отношение поменьше — чтобы поворачивать руль на как можно меньший угол. Для этого существует несколько схем реечных рулевых механизмов.

Так работает реечный рулевой механизм ZF с переменным передаточным отношением. Здесь изменяются профиль зубьев рейки и плечо зацепления	Реечный рулевой механизм Honda VGR (Variable Gear Ratio — переменное передаточное отношение) использовался на автомобилях Honda NSX

Фирма ZF использует зубья рейки с переменным профилем: в околонулевой зоне зубья треугольные, а ближе к краям — трапецеидальной формы. Шестерня входит с ними в зацепление с разным плечом, что и помогает немного изменить передаточное отношение. А другой, более сложный, вариант использовала Honda на своем суперкаре NSX — кстати, в сочетании с электроусилителем. Здесь зубья рейки и шестерни сделаны с переменными шагом, профилем и кривизной. Правда, шестерню приходится двигать вверх-вниз, но зато варьировать передаточное отношение можно в гораздо более широких пределах. Фирма Honda продемонстрировала и другой подход. 

Представьте себе две рейки, установленные коаксиально одна внутри другой и связанные через червячный привод с электромотором. Одна рейка, как обычно, вращается шестерней рулевого вала, а другая связана с рулевыми тягами. По сигналу от управляющего блока электродвигатель подает ведомую рейку вправо или влево от ведущей — и колеса поворачиваются на больший угол.

Гидроусилитель руля: назначение и устройство

Для чего нужен ГУР? Большинство автолюбителей ответят: “Для того, чтобы легче крутить руль”. И будут правы, но отчасти. Кроме повышения комфорта, гидроусилитель позволяет уменьшить передаточное число рулевого управления. Что это дает? Чем больше передаточное число, тем меньшее усилие нужно прилагать для поворота колес. Но количество оборотов руля от упора до упора при этом будет равным 4-5. Уменьшая передаточное число, можно довести количество оборотов руля до 2-3. Управляемость, маневренность и острота реакций автомобиля улучшается, что особенно важно в аварийной ситуации, когда может не хватить времени для вращения руля с перехватами. Кроме того, у гидроусилителя есть еще несколько и преимуществ, и недостатков, о которых будет сказано ниже.

Гидроусилитель может устанавливаться на автомобили с рулевым управлением разных типов: червячным, винт-шариковая гайка. Мы расмотрим самый распространенный вариант – рейку. В состав системы гидроусиления входят:

• насос;
• распределитель;
• силовой цилиндр;
• бачок и соединительные шланги.

Рейки с силовыми цилиндрами и насосыУстройство насосаРаспределительный золотниковый клапанСхема ГУРРабота золотникового клапана

Насос гидроусилителя, как и любой другой насос, предназначен для создания и поддержания необходимого давление в системе и циркуляции рабочей жидкости (специального масла). Конструкция насоса может быть разной. Самые распространенные – лопастные, характеризующиеся высоким к.п.д. и износоустойчивостью. Насос крепится на двигателе и приводится в действие с помощью ремня от коленвала.

Распределитель, в зависимости от положения руля, направляет поток жидкости в соответствующую полость силового цилиндра или обратно в бачок. Он устанавливается на рулевом валу. Основные части распределителя – золотниковый клапан и торсион. Клапан состоит из двух цилиндрических частей с каналами для жидкости: внешней и внутренней. Торсион – это тонкий пружинистый металлический стержень, способный закручиваться под действием крутящего момента. Один конец торсиона соединен с рулевым валом, а второй – с шестерней, входящей в зацепление с рейкой. Внутренняя часть золотникового клапана соединяется с верхней частью торсиона, а внешняя – с его нижней частью.

Силовой цилиндр встроен в рейку. Он состоит из поршня и штока, перемещающего рейку под действием давления жидкости.

Рабочая жидкость передает усилие от насоса через распределитель к силовому цилиндру и смазывает все пары трения. Резервуаром для жидкости служит бачок. В нем может быть расположен фильтр, а в пробке — щуп для измерения уровня. Шланги высокого давления соединяют насос, распределитель и силовой цилиндр, а по шлангам низкого давления жидкость поступает в насос из бачка и возвращается в него из распределителя.

Содержание статьи

Принцип действия

Как все это работает? Когда руль неподвижен (автомобиль стоит на месте, или движется по прямой), и система гидроусиления не задействована, в распределителе совмещены маслопроводы подачи и стока. Жидкость вхолостую перекачивается насосом через распределитель обратно в бачок. Когда водитель поворачивает руль, тем самым он закручивает торсион, а вместе с ним крутится и внутренняя часть золотникового клапана. Внешняя же часть пока остается неподвижной. Таким образом совмещаются каналы подачи жидкости в соответствующую полость силового цилиндра (в зависимости от того, в какую сторону повернут руль). Из другой полости силового цилиндра жидкость по открывшимся каналам сливается в бачок. Чем на больший угол повернут руль, тем сильнее закручивается торсион. Поэтому большим оказывается и размер перепускного отверстия, а, значит, и усилие, воздействующее на рейку. Рейка, перемещаясь, раскручивает через шестерню нижний конец торсиона, а вместе с ним и внутреннюю часть золотника. Обе части клапана возвращаются в исходное положение, и жидкость вновь перекачивается через распределитель в бачок.

В случае отказа системы гидроусиления потери управления не происходит, поскольку рулевой вал через торсион механически соединен с ведущей шестерней. Согласно нормам безопасности усилие на рулевом колесе легкового автомобиля не должно превышать 15 кг для полностью работоспособной и 30 кг — для неисправной системы рулевого управления. Быстродействие усилителя должно быть таким, чтобы при скорости вращения руля не менее полутора оборотов в секунду его не «закусывало».

Преимущества и недостатки

К перечисленным выше преимуществам ГУРа можно добавить смягчение ударов, передаваемых на руль от неровностей дороги и более четкое удержание автомобиля на выбранной траектории. Каким образом это происходит? Если, наехав на препятствие, колеса стремятся повернуться в сторону, это вызывает смещение рулевой рейки, ведущей шестерни и закручивание нижней части торсиона. Срабатывает золотниковый клапан, но “в обратную сторону”, так как усилие пришло не от руля, а от колес. Поэтому система будет не способствовать повороту колес, а противодействовать ему. То же самое происходит и при внезапном проколе шины: ГУР помогает автомобилю сохранять траекторию, а водителю – удержать руль в руках. Таким образом, усилитель повышает безопасность движения, а за счет повышения комфортности вождения снижает утомляемость водителя.

А теперь о недостатках. Во-первых, постоянно работающий насос отбирает часть мощности двигателя, даже когда ГУР не задействован. Причем производительность насоса должна быть такой величины, чтобы обеспечить легкий поворот колес на стоящем автомобиле – когда сопротивление максимально. Но ведь большую часть времени автомобиль движется, и усилий для поворота колес при этом нужно намного меньше! Вот и получается, что значительная часть отобранной у двигателя мощности пропадает впустую.

Во-вторых, производительность насоса зависит от оборотов двигателя – чем они выше, тем большее давление создает насос. А по идее все должно быть как раз наоборот – при малых скоростях движения необходимо максимальное усиление, а при высоких – небольшое. В простом гидроусилителе отсутствует возможность регулирования коэффициента усиления.

Из этого обстоятельства проистекает третий недостаток – противоречие между коэффициентом усиления и информативностью руля. Легкость и комфортность управления на малых скоростях имеет обратную сторону – “пустоту” руля на больших. Машина слишком “остро” реагирует на каждое движение руля, а отсутствие ощущения сопротивления (“обратной связи”) при повороте колес не дает возможности водителю правильно оценить их положение. Отчасти решить проблему помогают рейки с переменным передаточным отношением: в центре шаг зубьев небольшой, а к краям увеличивается. В этом случае при малых углах поворота машина не так остро реагирует на действия рулем, что очень важно на больших скоростях, зато на развороте крутить руль приходится меньше. Чем плох этот вариант? А тем, что передаточное отношение зависит от угла поворота руля, а не от скорости движения. Поэтому конструкторы стали искать другие пути.

Электрогидравлический усилитель

ЭГУР с электромагнитных клапаномЭГУР с электронасосомСхема работы ЭГУР с электронасосом

На помощь механике и гидравлике, как всегда, пришла электроника. В результате такого симбиоза появился электрогидравлический усилитель. Впервые его применили на автомобилях “Аudi” под названием “Servotronic”. 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. Таким образом, получаем искомое чувство “обратной связи”.

Во второй, более совершенной конструкции, гидронасос заменен электронасосом, т.е. приводится не от коленвала, а отдельным электромотором. Управляет его работой опять же 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.

Настраивая программу работы блока управления, можно адаптировать ЭГУР к различным моделям автомобилей. Более подробно о конструкции и принципе действия электрогидравлического усилителя можно прочитать здесь (формат PDF).

Устройство гидроусилителя руля.

Управляемость автомобиля напрямую зависит от конструкции и состояния узлов рулевого управления. Практически все современные автомобили оснащаются гидроусилителем руля. Но не все автолюбители представляют принцип работы гидроусилителя руля. В связи с этим, когда машину начинает уводить в сторону, основная масса водителей пытается решить проблемы неправильной работы рулевого управления на «сход-развале». Конечно опытный развальщик может выставить углы установки колес таким образом, что бы они «сопротивлялись» уводу автомобиля в сторону из-за неправильной работы гидроусилителя. Например если неправильно работает золотниковый механизм, то давление в силовом цилиндре при повороте вправо и влево будет разным, а значит и усилие на руле будет разным. Другой пример, при отсутствии усилия на руле (прямолинейное движение автомобиля) рабочая жидкость все равно попадает в цилиндр под давлением по одной магистрали высокого давления, при этом руль, а самое главное и колеса, будет поворачиваться в сторону, при этом машину начинает тянуть. Бывали случаи, когда на стенде сход-развала (на пятаках) на заведенной машине, при отпущеном руле, колеса поворачивались сами до упора.   
 В золотниковом механизме (роторный управляющий клапан) совмещены маслопровод подачи и стока. Гидравлическая жидкость перетекает из трубопровода высокого давления в масляный резервуар, не выполняя никакой работы
.              

Конструкция и принцип функционирования элементов гидроусилителя рулевого управления — схема работы

 Принцип действия реечного механизма с гидроусилителем. В корпусе рейки — торсионный стержень, связанный с рулевым валом. При повороте рулевого вала (колеса), стержень, поворачиваясь, перемещает золотник. Золотник приоткрывает отверстия каналов, идущих к силовому цилиндру. Цилиндр передвегает рейку, снижая усилие на руле. При отсутствии усилия на руле, ротор возвращается в исходное положение, а жидкость перепускается обратно в бачок.

 

Функциональная схема системы гидросусилителя руля

1 — Силовой цилиндр 2 — Поршень рулевой рейки 3 — Шток рулевой рейки 4 — Вал ведущей шестерни 5 — Трубка А 6 — Трубка В 7 — Роторный управляющий клапан 8 — Рулевой вал 9 — Рулевое колесо 10 — Чувствительный к изменениям давления клапан	11 — Резервуар гидравлической жидкости 12 — Шиберный насос 13 — Редукционный клапан 14 — Шланг В 15 — Клапан регулировки расхода 16 — Двигатель 17 — Насосная сборка 18 — Шланг А 19 — Камера А 20 — Камера В

Работа гидроусилителя рулевого механизма

1 — Поршень 2 — Шток рейки 3 — Цилиндр	4 — Силовой цилиндр 5 — Вал ведущей шестерни 6 — Роторный управляющий клапан

Общая информация

Привод рулевого насоса осуществляется непосредственно от двигателя с помощью ремня.
При прямолинейном движении автомобиля чувствительный к изменениям давления клапан-переключатель насосной сборки остается открытым, обеспечивая сброс гидравлической жидкости обратно в резервуар системы гидроусилителя руля..
За счет клапана регулировки расхода давление гидравлической жидкости поддерживается практически постоянным при любых оборотах двигателя. Под регулируемым напором гидравлическая жидкость подается по шлангу А к роторному управляющему клапану.
При поворачивании рулевого колеса соединенный с валом ведущей шестерни роторный клапан открывает гидравлический контур в направлении, соответствующем направлению поворота колес и гидравлическая жидкость по трубке А или В подается в соответствующую (А или В) рабочую камеру.
Поскольку рулевой вал через роторный управляющий клапан механически соединяется с валом ведущей шестерни, потери управления не происходит даже в случае отказа системы гидроусиления.

Конструкция и принцип функционирования рулевого механизма

Основу гидравлической части рулевого механизма составляют объединенные в общую сборку роторный управляющий клапан и силовой цилиндр реечной передачи. Шток рулевой рейки в используемой конструкции играет роль поршня в силовом цилиндре, сквозь роторный клапан проходит вал ведущей шестерни. Рабочие камеры цилиндра и роторного клапана соединены между собой посредством двух гидравлических трубок.

Конструкция роторного управляющего клапана (золотниковый механизм)

1 — Торсионный стержень 2 — Муфта 3 — Ротор 4 — Ведущая шестерня 5 — Аварийное зацепление шестерни с ротором

Схема функционирования роторного клапана при отпущенном рулевом колесе

1 — Камера А 2 — Камера В 3 — V1 4 — V2 5 — V3	6 — V4 7 — От рулевого насоса 8 — К А 9 — К В

Схема функционирования роторного клапана при вращении рулевого колеса вправо

1 — Камера А 2 — Камера В 3 — V1	4 — V2 5 — V3

Схема подключения рулевого насоса

1 — Рулевой насос	2 — Бачок гидравлической жидкости

Схема функционирования рулевого насоса

1 — Бачок ГУР 2 — Редукционный клапан 3 — Чувствительный к изменению давления клапан 4 — Шиберный насос	5 — Клапан управления расходом 6 — Насосная сборка 7 — Рулевой механизм

Схема функционирования чувствительного к изменению давления клапана при отпущенном рулевом колесе

1 — К бачку гидравлической жидкости 2 — Сливной порт открыт	3 — Подаваемая под напором от насоса жидкость (выше) 4 — Давление потока жидкости, пропускаемой через клапан управления расходом (ниже)

Схема функционирования чувствительного к изменению давления клапана при вращении рулевого колеса

1 — К бачку гидравлической жидкости 2 — Сливной порт открыт	3 — Подаваемая под напором от насоса жидкость (выше) 4 — Давление потока жидкости, пропускаемой через клапан управления расходом (ниже)

Принцип функционирования редукционного клапана насоса гидроусилителя руля

1 — К бачку ГУР 2 — Пружина 3 — Контрольный шарик 4 — Клапан закрыт	5 — Давление жидкости, пропускаемой через клапан управления расходом (ниже критического) 6 — Клапан открыт 7 — Давление жидкости, пропускаемой через клапан управления расходом (выше критического)

Управляющий клапан состоит из вращающегося вместе с рулевым валом ротора, ведущей шестерней, введенной в зацепление с ротором посредством торсионного стержня и вращающейся вместе с шестерней муфты. Конструкция клапана представлена на рисунке. В роторе и муфте клапанной сборки предусмотрены канавки С и D, образующие проходные каналы с V1 по V4 для потока гидравлической жидкости.
Нарушение исправности функционирования системы гидроусиления (например, в результате обрыва ремня) приводит к отказу повышения гидравлического давления, в результате чего прикладываемый к рулевому колесу крутящий момент начинает механически передаваться от ротора управляющего клапана непосредственно на ведущую шестерню рулевого механизма. Но при этом усилие не руле значительно увеличивается.

Принцип работы гидроусилителя руля, устройство ГУР

По мере развития автомобилестроения возникла потребность в снижении усилий, прикладываемых при вращении рулевого колеса. В первую очередь, это касается водителей грузовых транспортных средств, управление которыми требует от человека повышенной внимательности и точности. Работе шофёра такого автомобиля было не позавидовать: после нескольких часов езды и кручения тугого руля водители жаловались на скопившуюся усталость, что приводило к снижению внимания и, как следствие, возникновению аварий.

Проблема требовала решения: итогом работы над ней стало появления гидроусилителя руля, основная задача которого заключается в облегчении управления машиной и улучшению её манёвренности.

Составные части ГУР

Устройство состоит из следующих обязательных составных частей:

1. насоса ГУР, обеспечивающего требуемый уровень давления, требуемого для циркуляции масла. В большинстве случаев устанавливаются пластичные насосы, отличающиеся высоким коэффициентом полезного действия и наибольшим сроком службы;
2. распределителя, задача которого – направлять масло в нужные части цилиндра и обеспечивать его поступление в бачок. Данный элемент (бывает осевым или роторным) может крепиться на элементах рулевой рейки или на валу рулевого механизма;
3. гидроцилиндра, приводящего в движение поршень со штоком;
4. шлангов, благодаря которым гарантируется движение жидкости по механизму. Одни из них (низкого давления) отвечают за поступление масла в насос и в бачок, другие соединяют между собой распределитель, насос и цилиндр;
5. масла, смазывающего все части системы;
6. бачка с фильтром, где хранится и очищается рабочая жидкость.

Как работает гидроусилитель руля

Основной элемент — это золотник: принцип работы ГУР основан на его перемещении при повороте рулевого колеса.

В центральном положении руля он удерживается пружинами (насос работает в усиленном режиме, жидкость активно циркулирует по всей системе). При повороте рулевого колеса происходит смещение золотника и перекрытие им одной из магистралей (в цилиндр поступает масло, поршень поворачивает колеса в сторону движения золотника). Когда поворот завершается, распределитель догоняет золотник, и тот останавливается.

Принцип работы гидроусилителя руля, если отсутствует его вращение, немного иной: золотник перестает двигаться, распределитель переходит в нейтральное положение, колёса авто стоят прямо, а насос качает масло по системе.

Преимущества автомобиля с гидроусилителем

Выше было сказано, что обычно устройство устанавливается на большегрузные машины, чтобы максимально облегчить процесс управления, однако многие производители оборудуют им и легковые автомобили.

Помимо этого, принцип действия ГУР обеспечивает меньшее количество полных оборотов руля при совершении маневров (например, во время парковки). Механизм минимизирует удары на руль при езде по неровному дорожному покрытию, позволяя сохранить управляемость автомобилем при наезде на крупный камень или при попадании колеса в глубокую выбоину.

Уход за гидравлическим усилителем

Как и любой другой механизм, ГУР требует регулярного и правильного ухода, способного увеличить срок его службы и сэкономить владельцу авто немало средств на его замену.

Основные рекомендации следующие:

• регулярная проверка уровня масла;
• своевременное устранение утечек и проверка герметичности системы;
• регулировка натяжения приводного ремня;
• замена масла и фильтра в бачке как минимум раз в год;
• недопущение удержания руля в крайнем положении на протяжении более чем 5 секунд;
• прекращение использования машины с неисправным гидронасосом (в противном случае происходит ускоренный износ составляющих рулевого механизма).

Что такое гидроусилитель руля: все, что вам нужно знать

Что такое гидроусилитель руля? Пожалуй, одно из лучших нововведений в автомобилях со времен колеса. Автомобили не всегда оснащались гидроусилителем руля. Фактически, это усовершенствование существует всего около 50 лет или около того, и вначале оно использовалось только в автомобилях класса люкс. Однако с годами это современное приложение постепенно внедрялось во все автомобили и значительно улучшилось с момента его создания.

Рулевое колесо с усилителем

Проще говоря, гидроусилитель руля — это то, что помогает легко поворачивать рулевое колесо. Конечно, без него ваши руки могли бы соперничать с руками греческого бога, но когда дело доходит до гидроусилителя руля, есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд. Системы рулевого управления с гидроусилителем сегодня меняют легкость управления, чтобы водитель чувствовал себя лучше. Акт управления транспортным средством фактически осуществляется между рулевым колесом и системой передач. Возможно, вы когда-то слышали термин «рейка и шестерня», когда говорили о гидроусилителе руля.Это связано с тем, что сегодня реечная шестерня является наиболее распространенной системой рулевого управления в большинстве легковых и грузовых автомобилей. Стойка представляет собой линейную шестерню, которая вместо того, чтобы быть круглой, была длинной и плоской с зубцами на одной стороне. Рейка крепится к рулевым шпинделям стяжными тягами. Шестерня — это круглая шестерня, которая прикрепляется к рулевому валу, прикрепленному к рулевому колесу. Когда колесо поворачивается, ведущая шестерня вращается, перемещая рейку вперед и назад, заставляя колеса поворачиваться влево или вправо.

Гидравлический и электрический усилитель рулевого управления

Гидравлический, или HPS (рулевое управление под высоким давлением), состоит из шарикового рулевого механизма с рециркуляцией или реечной передачи. Обе системы считаются вспомогательными системами рулевого управления с гидроусилителем, позволяющими водителю управлять автомобилем, если двигатель, приводящий в действие насос рулевого управления с гидроусилителем, не работает и, следовательно, не подает жидкость в рулевой механизм. Гидравлические системы используют мощность двигателя с помощью ремня, прикрепленного к насосу, для циркуляции жидкости гидроусилителя рулевого управления по системе.

Для чего нужна жидкость для гидроусилителя руля? Эта мощная жидкость фактически передает мощность рулевого управления с усилителем. Насос гидроусилителя рулевого управления обеспечивает циркуляцию жидкости под давлением, позволяя перемещать гидравлический поршень в рулевом механизме, что значительно снижает усилие, необходимое для поворота рулевого колеса.Поворотный регулирующий клапан подает давление на поршень в зависимости от направления, в котором вы хотите повернуться, при этом отпуская его с противоположной стороны. По мере увеличения давления поршень перемещается, заставляя колеса поворачиваться влево или вправо. Благодаря усовершенствованиям в современных транспортных средствах, современные системы способны определять скорость транспортного средства и замедлять передачу сигнала от рулевого колеса на рулевой механизм, чтобы снизить чувствительность на более высоких скоростях в целях безопасности.

Со временем грязь и мусор, а также ослабленные компоненты рулевого управления с усилителем могут загрязнить жидкость рулевого управления с усилителем.Вот почему так важно промывать жидкость гидроусилителя рулевого управления каждые 30 000 миль. Отказ от этой услуги может привести к более интенсивной работе насоса и преждевременному износу. Между промывками обязательно проверяйте уровень жидкости. Не знаете, как проверить жидкость для гидроусилителя руля? Воспользуйтесь нашим простым и быстрым руководством и обратитесь к руководству пользователя, чтобы получить подробную информацию о вашем автомобиле:

1. Проверяйте жидкость после того, как автомобиль поработал и прогрелся. Автомобиль обычно проверяется с выключенным автомобилем.
2. Найдите бачок гидроусилителя рулевого управления (обычно указанный в руководстве пользователя) и найдите этикетку на крышке бачка.
3. Снимите колпачок.
4. Если резервуар сделан из прозрачного пластика, найдите линии индикатора полного и низкого уровня на внешней стороне резервуара, чтобы определить уровень жидкости. Если резервуар металлический или непонятный, с помощью щупа вытрите жидкость на щупе чистой тряпкой. Затем опустите щуп обратно в резервуар и проверьте уровень.Щуп покажет уровень жидкости, оставшейся в баке.

EPS, или рулевое управление с электроусилителем, немного проще, поскольку компьютер транспортного средства отвечает за упрощение процесса рулевого управления. Система EPS чаще всего оснащается небольшим электродвигателем, который размещается либо у основания рулевой колонки, либо непосредственно на рулевой рейке. В отличие от гидравлической системы, EPS не использует мощность двигателя, что увеличивает экономию топлива. Когда водитель хочет повернуть, компьютер может преобразовать поворот рулевого колеса в электродвигатель, который помогает перемещать рейку и шестерню вперед и назад. Подобно HPS, электрическая система изменяет чувствительность на более высоких скоростях для повышения безопасности. Поскольку единственная жидкость, которую использует эта система, находится в зубчатой ​​рейке и шестерне, она не подлежит обслуживанию и не требует промывки жидкостью.

Когда обращаться к эксперту

Если точение становится сложным процессом, причиной может быть утечка жидкости или неисправность компонентов. Если транспортным средством трудно управлять или в нем слишком много свободного хода и блужданий, пора доставить его в сертифицированный ремонтный центр.Знаете ли вы, что неправильно установленные или сбалансированные шины также могут повлиять на работу системы?

Техник осмотрит автомобиль и подробно объяснит, что необходимо для решения проблем с рулевым управлением. Простая промывка или даже балансировка шин могут быть всем, что нужно вашему автомобилю, чтобы облегчить проблемы с системой рулевого управления с гидроусилителем. К кому вы можете обратиться, если вам понадобится эксперт по проблемам рулевого управления с гидроусилителем? Сан Авто Сервис! Посетите нашу страницу с адресами, чтобы найти сервисный центр, которому вы можете доверять для решения всех ваших автомобильных задач.

Что такое гидроусилитель руля и как он работает?

По сути, гидроусилитель руля — это система, которая снижает усилие, необходимое водителю для поворота рулевого колеса. Без гидроусилителя управление большинством транспортных средств было бы чрезвычайно тяжелым, особенно во время маневров на низкой скорости, таких как выезд на парковочное место, поворот на 90 градусов в городе или маневрирование на переполненной бензоколонке.

История

Первая система гидроусилителя рулевого управления, установленная на серийном автомобиле, дебютировала в 1951 году в Chrysler Imperial, и конкуренты быстро последовали ее примеру.Усилитель рулевого управления не только сделал очевидное — позволил водителю управлять тяжелым транспортным средством с гораздо меньшими усилиями и с большим комфортом, — но также позволил инженерам улучшить реакцию рулевого управления, то есть скорость изменения направления автомобиля, когда водитель поворачивает руль.

До того, как стал доступен гидроусилитель, системы рулевого управления автомобилей были настроены таким образом, что для преодоления крутых поворотов или для парковки требовалось много оборотов колеса. Это медленное переключение передач давало водителям больше возможностей противостоять большому усилию, необходимому для управления передними колесами.Но появление рулевого управления с гидроусилителем позволило инженерам увеличить передаточное число рулевого управления — насколько рулевое колесо должно быть повернуто относительно того, насколько изменяется угол передних колес — потому что дополнительное усилие рулевого управления теперь может быть компенсировано новой системой. Фактически, это было больше, чем просто компенсация; управлять автомобилем стало почти без усилий.

Acura NSX

1994 года Дэвид Дьюхерст Автомобиль и водитель

Тем не менее, некоторые из автомобилей с лучшим управлением — чистокровные легкие спортивные автомобили — не имели усилителя рулевого управления, например Acura NSX начала 1990-х годов, Lotus Elise и Exige и Alfa Romeo 4C, который является самым популярным автомобилем. последняя оставшаяся новая машина, в которой отсутствует гидроусилитель руля.

Но эти машины обошлись без него из-за небольшого веса и относительно узких шин. И, тем не менее, крутить руль в этих автомобилях на остановке может оказаться довольно утомительным занятием.

Гидравлический усилитель рулевого управления

Рой Ричи Автомобиль и водитель

Преобладающим типом рулевого управления с усилителем с 1950-х до начала 2000-х годов был гидроусилитель. Гидравлический усилитель рулевого управления использует, как следует из названия, гидравлическую жидкость, которая находится под давлением насоса, работающего от двигателя.Хотя он хорошо служил автомобильному миру в течение этих 50 лет, у этого типа системы есть несколько недостатков: тратится впустую энергия, поскольку насос работает непрерывно, даже когда автомобиль едет прямо и в помощи не требуется. Кроме того, гидравлическую жидкость необходимо периодически заменять, и если какая-либо из гидравлических линий дает утечку, это не только создает беспорядок, но и теряет усилитель. Однако управлять автомобилем без работы гидроусилителя по-прежнему можно.

Электроусилитель руля

Рой Ричи Автомобиль и водитель

Электроусилитель руля (EPS) — это норма для современных автомобилей.От рулевого колеса до рулевой рейки по-прежнему идет прочный металлический рулевой вал, который управляет колесами, но остальное — высокотехнологичное. EPS использует электродвигатель, который получает энергию из электрической системы транспортного средства для помощи в рулевом управлении. Этот электродвигатель может быть расположен либо непосредственно на рулевой рейке — такое расположение более дорогое и, как правило, используется в моделях спортивных автомобилей и автомобилей класса люкс, — либо на рулевой колонке. Датчики определяют крутящий момент или усилие, которое водитель прилагает к рулевому колесу, а компьютер решает, сколько помощи нужно добавить.В большинстве систем компьютер изменяет усилие рулевого управления в зависимости от скорости автомобиля: на парковочных скоростях рулевое управление легкое и легко поворачивается, а на скоростях шоссе усилие увеличивается, давая водителю ощущение большей устойчивости и контроля.

EPS Преимущества

Преимущества электрического ассистента многогранны: это улучшает экономию топлива на несколько процентов, поскольку электродвигатель потребляет энергию только тогда, когда это необходимо; устраняет необходимость в упомянутом выше техническом обслуживании гидравлической жидкости; а также предоставляет множество функций.Любая функция помощи водителю или удобная функция, которая включает в себя поворот колес без участия водителя, активируется с помощью электрического усилителя рулевого управления. Такие функции, как помощь в удержании полосы движения, автоматическая парковка и смена полосы движения, а также способность направлять автомобиль вокруг препятствий, используют способность EPS управлять самим при необходимости.

Электроусилитель руля — одна из технологий, которые сделают автомобили беспилотными.

Рулевое управление с электроусилителем также более терпимо к настройкам центровки, не соответствующих техническим характеристикам, с использованием программного обеспечения для распознавания и компенсации тяги рулевого управления в одну сторону. Он также может автоматически адаптироваться к боковому ветру или покрытию дороги, что в противном случае потребовало бы от водителя постоянной корректировки рулевого управления. Более того, автономные, беспилотные автомобили завтрашнего дня будут полагаться на электроусилитель рулевого управления, потому что он позволяет управлять автомобилем с помощью бортовой компьютерной системы в режиме автопилота. Некоторые системы, такие как Cadillac Super Cruise (на фото выше пилотируется редактором C / D без участия оператора), уже способны управлять собой на шоссе при определенных условиях.

Электрогидравлическое рулевое управление

Между гидравлическим и электрическим усилителями рулевого управления существует гибрид двух систем, называемый электрогидравлическим. Он функционирует как вспомогательная гидравлическая система, только гидравлическое давление создается электродвигателем, а не отводит насос от двигателя. Это избавляет от жалобы на потерю энергии, отмеченной ранее, но не включает все функции, возможные с электрическим усилителем рулевого управления. В настоящее время эту систему используют лишь несколько автомобилей, в том числе некоторые пикапы большой грузоподъемности.

Если вы хотите глубоко погрузиться в механику создания усилителя рулевого управления в гидравлических или электрических системах рулевого управления, ознакомьтесь с этим техническим объяснением Car and Driver .

Характеристики рулевого управления

Здесь, в Автомобиль и водитель, три основных характеристики рулевого управления, которые мы оцениваем в каждом тестируемом нами автомобиле, — это усилие, реакция и обратная связь. Два из них — усилие и обратная связь — ухудшились в ранних системах EPS, которые не воспроизводили высокоразвитое, естественное ощущение дороги, которое давали гидравлические системы.Из-за этого было трудно понять, когда шины транспортного средства теряли сцепление с дорогой и начинали буксовать.

Хотя такие энтузиасты вождения, как мы, были, что неудивительно, обеспокоены этими негативными событиями, они фактически затронули всех водителей — и до сих пор остаются. В реальном мире есть потребность в ярких ощущениях через рулевое колесо, когда автомобиль приближается к своим пределам — скажем, когда он собирается занести на скользкую от дождя, снега или льда поверхность. Автомобиль с более коммуникативным рулевым управлением делает водителя более информированным, безопасным и уверенным в любых ситуациях.Однако хорошая новость заключается в том, что инженеры на протяжении многих лет потратили много времени и усилий на развитие рулевого управления с электроусилителем и создание сложных алгоритмов, которые точно воссоздают ощущения рулевого управления, утраченные после переключения с гидравлических блоков. Сегодня новейшие системы EPS, особенно от Porsche, Mazda и GM (на Chevy Corvette и Camaro, а также на автомобилях Cadillac), теперь кажутся интуитивно понятными. Они сообщают вам, что делают передние шины, так же точно, как и старые гидравлические системы рулевого управления, что является очень позитивным событием как для автомобилей, так и для их водителей.

Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Эта хорошая вещь поможет очистить ваши колеса

Meguiar’s DUB Очиститель колес

amazon.com

CarPro Iron X Очиститель колес

Щетка для обработки колес Takavu

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Системы рулевого управления с электроусилителем: обзор

Системы рулевого управления с электроусилителем с каждым годом появляются во все большем количестве автомобилей. Эти системы можно найти на самых разных транспортных средствах — от грузовиков до небольших автомобилей. У электроусилителя рулевого управления светлое будущее, поскольку для управления рулем создаются автономные и активные системы безопасности.

Диагностика систем рулевого управления с электроусилителем требует понимания напряжения, силы тока и нагрузок. Кроме того, технический специалист должен понимать, как модули и датчики работают вместе, чтобы определить уровень помощи.

Мотор

В большинстве систем рулевого управления с электроусилителем используется трехфазный электродвигатель, работающий от напряжения постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией. Двигатель бесщеточный и имеет диапазон рабочего напряжения от 9 до 16 вольт. Трехфазные двигатели обеспечивают более быстрое и точное приложение крутящего момента на низких оборотах.

В двигателе используется датчик вращения, который определяет положение двигателя. В некоторых системах, если заменен модуль или схождение было изменено, конечные упоры системы рулевого управления должны быть изучены, чтобы двигатель не толкал рейку за пределы максимального угла поворота рулевого колеса. Это может быть дополнительным шагом к калибровке датчика угла поворота рулевого колеса. Мотор можно подключить к рулевой рейке или колонке. Сегодня все больше автомобилей используют двигатели, которые крепятся к основанию рулевого механизма или на противоположном конце стойки.

Модуль

Модуль рулевого управления с электроусилителем — это больше, чем просто монтажная плата и разъемы в алюминиевой коробке. Модуль содержит драйверы, генераторы сигналов и переключатели MOSFET, которые питают и управляют электродвигателем. Модуль также содержит схему контроля тока, которая измеряет ток, потребляемый двигателем. Монитор тока и другие входы для определения температуры двигателя с использованием алгоритма, учитывающего даже температуру окружающей среды.

Если система обнаруживает состояние, которое может привести к перегреву двигателя, модуль уменьшает ток, идущий к двигателю.Система может перейти в отказоустойчивый режим, сгенерировать код неисправности и предупредить водителя сигнальной лампой или сообщением.

Входы датчиков

Измерение угла поворота рулевого колеса и скорости поворота дает важную информацию для систем рулевого управления с электроусилителем. Диагностический прибор обычно отображает эту информацию в градусах. Датчик угла поворота рулевого колеса (SAS) обычно является частью группы датчиков в рулевой колонке. В кластере датчиков всегда будет более одного датчика положения рулевого управления: некоторые группы датчиков имеют три датчика для подтверждения данных.Некоторые кластеры SAS и сенсорные модули подключены к шине сети контроллеров (CAN). Модуль или кластер SAS может быть подключен непосредственно к модулю ABS / ESC по шине CAN или может быть частью общей сети CAN в виде петли, соединяющей различные модули в автомобиле.

Датчик крутящего момента рулевого управления измеряет усилие рулевого управления, прилагаемое водителем, и обеспечивает чувствительное управление электрической опорой рулевого управления. Он выполняет ту же функцию, что и золотниковый клапан в системе рулевого управления с гидроусилителем.

Сеть

Система рулевого управления с электроусилителем обычно является частью высокоскоростной шины CAN на автомобиле. В этой сети находится ECM двигателя и система контроля устойчивости ABS. Эти модули обмениваются информацией о скорости автомобиля, угле поворота и работе двигателя. Другая информация, такая как температура окружающей среды, передается через модули шлюза, такие как комбинация приборов.

Совместно используемая информация может использоваться для решения механических проблем, таких как управление крутящим моментом, с которыми сталкиваются автомобили с передним приводом.Контроллер ЭСУД может получать сигнал от педали дроссельной заслонки, указывая на то, что водитель хочет полностью открыть дроссельную заслонку, когда автомобиль движется на низкой скорости. Эта информация может использоваться модулем рулевого управления с усилителем для добавления определенных уровней крутящего момента для противодействия управляемому крутящему моменту. Модуль ABS также может задействовать тормоза для управления автомобилем.

Это объединение модулей для противодействия крутящему моменту рулевого управления позволило автопроизводителям установить двигатели мощностью 300 л.с. на переднеприводные автомобили.

Программное обеспечение

Система рулевого управления с электроусилителем имеет сложное программное обеспечение, которое может регулировать не только объем помощи, но и то, как рулевое управление ощущается водителем.Программное обеспечение также регулирует температуру двигателя. OEM-производители часто выпускают обновления для модуля рулевого управления с гидроусилителем. Это обновление может помочь решить периодически возникающие проблемы и коды, которые могут вызвать загорание лампочки и перевод системы в режим защиты от сбоев.

Диагностика

Системы рулевого управления с электроусилителем, как правило, не могут быть устранены путем бросания деталей в проблему. Замена стойки и модуля может быть очень дорогой. Датчики угла поворота и крутящего момента сложно поменять местами из-за их расположения на рулевой колонке.

Лучший подход к диагностике этих систем — это просмотреть входные данные, коды и сеть с помощью сканирующего прибора еще до физического осмотра компонентов. Вам нужно посмотреть данные с датчиков, чтобы убедиться, что они не дают ошибочной информации. Также посмотрите на другие модули на шине CAN, чтобы узнать, обмениваются ли они данными. Отсутствующие данные, такие как скорость автомобиля или рыскание, могут привести к переходу системы в режим защиты от сбоев.

Электроусилитель рулевого управления нового поколения

Ford, Audi, Mercedes-Benz, Honda и GM представляют системы рулевого управления с регулируемым передаточным числом на некоторых платформах.Некоторые автопроизводители также называют это адаптивным рулевым управлением.

Рулевое управление с переменным передаточным числом изменяет соотношение между действиями водителя за рулевым колесом и тем, насколько сильно поворачиваются передние колеса. При рулевом управлении с переменным передаточным числом передаточное отношение постоянно изменяется в зависимости от скорости автомобиля, оптимизируя реакцию рулевого управления в любых условиях.

На более низких скоростях, например, при выезде на парковку или маневрировании в ограниченном пространстве, требуется меньше оборотов рулевого колеса.Адаптивное рулевое управление делает автомобиль более маневренным и легче поворачивается, поскольку оно больше поворачивает рулевое колесо.

На скоростях по шоссе система оптимизирует реакцию рулевого управления, позволяя автомобилю более плавно реагировать на каждое нажатие рулевого управления. Системы от Ford и Mercedes-Benz используют привод с точным управлением, расположенный внутри рулевого колеса, и не требуют внесения изменений в традиционную систему рулевого управления автомобиля.

Привод — это электродвигатель и система зубчатой ​​передачи, которые могут существенно увеличивать или уменьшать значения рулевого управления водителя.Результат — лучшее впечатление от вождения на всех скоростях, независимо от размера и класса транспортного средства.

Лаборатория автомобильной электроники Клемсона: электроусилитель рулевого управления

Электронный усилитель руля Базовое описание Системы рулевого управления с усилителем дополняют крутящий момент, который водитель прикладывает к рулевому колесу. Традиционные системы рулевого управления с усилителем — это гидравлические системы, но рулевое управление с электроусилителем (EPS) становится все более распространенным.EPS исключает многие компоненты HPS, такие как насос, шланги, жидкость, приводной ремень и шкив. По этой причине электрические системы рулевого управления обычно меньше и легче гидравлических. Системы EPS имеют регулируемый усилитель мощности, который обеспечивает большую помощь на низких скоростях автомобиля и меньшую помощь на высоких скоростях. Им не требуется значительная мощность для работы, когда не требуется помощь со стороны рулевого управления. По этой причине они более энергоэффективны, чем гидравлические системы. Как работает система: Электронный блок управления (ЭБУ) EPS вычисляет необходимую вспомогательную мощность на основе крутящего момента, прикладываемого водителем к рулевому колесу, положения рулевого колеса и скорости автомобиля. Электродвигатель EPS вращает рулевой механизм с приложенной силой, которая снижает крутящий момент, требуемый от водителя. Существует четыре формы EPS в зависимости от положения вспомогательного двигателя.Это вспомогательный тип стойки (C-EPS), вспомогательный тип шестерни (P-EPS), тип с прямым приводом (D-EPS) и вспомогательный тип стойки (R-EPS). Тип C-EPS имеет блок гидроусилителя, датчик крутящего момента и контроллер, подключенные к рулевой колонке. В системе P-EPS блок гидроусилителя соединен с валом шестерни рулевого механизма. Этот тип системы хорошо работает в небольших автомобилях. Система D-EPS имеет низкую инерцию и трение, поскольку рулевой механизм и вспомогательный блок представляют собой единое целое.Тип R-EPS имеет вспомогательный блок, подключенный к рулевому механизму. Системы R-EPS могут использоваться на средних и полноразмерных транспортных средствах из-за их относительно низкой инерции из-за высоких передаточных чисел редуктора. В отличие от системы рулевого управления с гидроусилителем, которая непрерывно приводит в действие гидравлический насос, преимущество системы EPS заключается в том, что она приводит в действие двигатель EPS только при необходимости. Это приводит к снижению расхода топлива автомобилем по сравнению с тем же автомобилем с системой HPS. Эти системы можно настроить, просто изменив программное обеспечение, управляющее ЭБУ.Это дает уникальную и экономичную возможность отрегулировать «ощущение» рулевого управления в соответствии с классом автомобильной модели. Дополнительным преимуществом EPS является его способность компенсировать односторонние силы, такие как спущенная шина. Он также может управлять автомобилем в аварийных маневрах в сочетании с электронной системой контроля устойчивости. В современных системах всегда существует механическое соединение между рулевым колесом и рулевым механизмом. По соображениям безопасности важно, чтобы отказ электроники никогда не приводил к ситуации, когда двигатель мешает водителю управлять транспортным средством.Системы EPS включают в себя отказоустойчивые механизмы, которые отключают питание двигателя в случае обнаружения проблемы с ЭБУ. Следующим шагом в электронном рулевом управлении является снятие механической связи с рулевым колесом и переход на рулевое управление с чисто электронным управлением, которое называется управляемым по проводам. Это функционирует путем передачи цифровых сигналов на один или несколько удаленных электродвигателей вместо узла реечной передачи, который, в свою очередь, управляет транспортным средством.Хотя Infinity Q50 2014 года использовался в электрических погрузчиках и некоторых тракторах, а также в нескольких концептуальных автомобилях, он стал первым коммерческим автомобилем, в котором реализовано управление по проводам. Хотя обычно нет прямого механического соединения, Q50 имеет механическую резервную копию. В случае обнаружения проблемы с электронным управлением включается сцепление, чтобы восстановить механическое управление водителем. Как и в случае с системами управления дроссельной заслонкой, вполне вероятно, что электронное управление станет стандартом, как только электронное управление окажется более безопасным и надежным, чем современные гибридные системы. Датчики Датчик крутящего момента на рулевом колесе, датчик положения рулевого колеса, датчик скорости вращения колеса Приводы Электродвигатель Передача данных Обмен данными по шине CAN между EPS и контроллером двигателя Производителей Bosch, Denso, Hella, JTEKT, Kobelt, Koyo, Mitsubishi Electric, Nexteer, NSK, Preh, Showa, TRW, ZF Для получения дополнительной информации [1] Гидроусилитель руля, Википедия. [2] Электроусилитель руля (EPS), веб-сайт Freescale. [3] Электроусилитель руля, www.aa1car.com. [4] Research Analysis: A Review of Electric Power Steering Systems, Мэтью Бичем, Just-auto.com, 6 августа 2007 г. [5] BMW Electric Power Steering EPS, YouTube, 21 ноября 2008 г. [6] Hyundai Power Steering (MDPS), YouTube, 15 июля 2009 г. [7] Мы теряем связь? Комплексное сравнительное испытание электрического и гидравлического усилителя рулевого управления, автомобиль и водитель, январь.2012. [8] Nissan представляет технологию независимого рулевого управления Fly-by-Wire, YouTube, 17 октября 2012 г. [9] Электроусилитель рулевого управления от Ford Motor Company, YouTube, 14 марта 2013 г. [10] Top Tech Cars 2013: Infiniti Q50, Лоуренс Ульрих, IEEE Spectrum, 29 марта 2013 г. [11] Car Tech 101: описание гидроусилителя руля, YouTube, 1 апреля 2014 г.

Система рулевого управления с усилителем и рулевой механизм · BlueStar Inspections

В системе рулевого управления с гидроусилителем вашего автомобиля есть несколько компонентов, которые облегчают поворот и точное управление автомобилем.У старых автомобилей были огромные рули и требовалось много мускулов, чтобы управлять системой ручного рулевого управления. Благодаря технологиям современные автомобили намного легче поворачивать и управлять ими.

Основные компоненты системы рулевого управления с усилителем между рулевым колесом и рулевым механизмом включают само рулевое колесо, рулевую колонку, рулевую муфту, рулевой механизм, шланги рулевого управления с гидроусилителем и насос рулевого управления с гидроусилителем. Обычно система рулевого управления с усилителем была гидравлической, но системы рулевого управления с электрическим усилителем становятся все более распространенными.Системы рулевого управления с электроусилителем состоят из дополнительных компонентов, включая различные датчики, провода, исполнительные механизмы, двигатели и электронный блок управления.

Существует три основных типа систем рулевого управления с гидроусилителем, используемых в транспортных средствах: рулевое управление с гидроусилителем (HPS), рулевое управление с электроусилителем и гидроусилителем (EPHS) и рулевое управление с полностью электрическим усилителем (EPS). Электрический и электронный усилитель руля относятся к одной и той же системе.

Гидравлический усилитель рулевого управления (HPS) использует гидравлическое давление, создаваемое насосом с приводом от двигателя, известным как насос гидроусилителя рулевого управления, для облегчения движения при повороте рулевого колеса.Насос гидроусилителя рулевого управления приводится во вращение вспомогательным приводом или змеевиком и подает жидкость гидроусилителя под давлением в шланг гидроусилителя рулевого управления на стороне высокого давления, который подает ее на входную сторону клапана управления гидроусилителем рулевого механизма. Жидкость для гидроусилителя рулевого управления забирается из бачка для жидкости гидроусилителя рулевого управления, который поддерживается на соответствующем уровне с помощью шланга гидроусилителя рулевого управления со стороны низкого давления, который возвращает жидкость из коробки передач под гораздо более низким давлением.

HPS имеет множество недостатков.Поскольку насос гидроусилителя рулевого управления, установленный на большинстве автомобилей, работает постоянно и все время перекачивает жидкость, он расходует мощность. Эта потраченная впустую мощность приводит к потраченному впустую топливу и увеличению выбросов. Кроме того, эта система подвержена утечкам и шумам и обычно приводит к отказу из-за обрыва ремня.

Электрогидравлическое рулевое управление (EPHS) представляет собой гибрид гидравлического и электрического. В этой системе гидравлический насос получает энергию от электродвигателя, а не от ремня, приводимого двигателем.В EPHS обычные приводные ремни и шкивы, приводящие в действие насос рулевого управления с гидроусилителем, заменены бесщеточным двигателем. Рулевое управление с гидроусилителем приводится в действие этим электродвигателем, что снижает мощность, которую необходимо отбирать от двигателя.

В системе рулевого управления с электроусилителем (EPS) электродвигатель заменяет гидравлический насос, и устанавливается полностью электрическая система рулевого управления с усилителем. Электродвигатель крепится либо к рулевой рейке, либо к рулевой колонке. Электронный блок управления контролирует динамику рулевого управления.EPS часто является предпочтительной системой, поскольку она приводит к лучшей экономии топлива и снижению выбросов.

EPS дает много дополнительных преимуществ. Объем помощи, предоставляемой EPS, легко настраивается в зависимости от типа транспортного средства, скорости движения и даже предпочтений водителя. Еще одним преимуществом является устранение опасности для окружающей среды, вызванной утечкой и утилизацией жидкости гидроусилителя рулевого управления. Кроме того, электрическая помощь не теряется, когда двигатель выходит из строя или глохнет, тогда как гидравлическая помощь перестает работать, если двигатель останавливается.

Системы рулевого управления с электроприводом или с электроприводом также разрабатываются и внедряются. Эти системы устраняют механическую связь между рулевым колесом и системой рулевого управления, заменяя ее чисто электронной системой управления. Эта система освобождает много места на панели инструментов, которое можно использовать для других целей.

В большинстве современных транспортных средств используются два основных типа рулевых механизмов: реечный рулевой механизм и рулевой механизм с рециркуляцией шариков.Реечный и шестеренный тип является наиболее распространенным, но рециркулирующий шар все еще используется на некоторых грузовиках и более тяжелых транспортных средствах, и всегда использует рычаг Питмана для передачи движения на рулевую тягу.

Реечный рулевой механизм преобразует рулевое управление водителя в движение передних колес для поворота. В этой системе ведущая шестерня соединена с рулевым валом, что означает, что при повороте рулевого колеса она вращает ведущую шестерню круговыми движениями, а затем перемещает рейку линейным движением.Это в основном использование вращательного движения рулевого колеса, а затем преобразование этого вращательного движения в линейное движение, необходимое для поворота колес. По обеим сторонам рулевой рейки расположены прорезиненные пластиковые сильфоны, которые крепятся к корпусу рейки и подвижной части рейки, чтобы пыль и мусор не попадали в блок зубчатой ​​рейки.

Рулевой механизм с рециркуляцией шариков также преобразует рулевое управление водителя в движение колес для поворота. В этой системе коробка закреплена над червячной передачей, содержащей множество шарикоподшипников.Эти шарикоподшипники обвивают червячный привод и перемещаются в рециркуляционный канал, а затем обратно в червячный привод. Когда рулевое колесо поворачивается, червячный привод вращается и заставляет шарики прижиматься к каналу внутри гайки. Давление шариков заставляет гайку перемещаться вдоль червячной передачи, которая вращает рычаг Питмана, перемещает рулевую тягу и, в конечном итоге, поворачивает колеса.

Рулевая колонка — это корпус, который надежно удерживает рулевое колесо и вал. Муфта рулевого управления находится внизу рулевого вала.Это шарнир, который позволяет рулевому колесу вращаться без заедания в колонке из-за того, что первичный вал и рулевая колонка не идеально совмещены и находятся под небольшим углом друг к другу. Муфта рулевого управления соединяет рулевое колесо и вал с рулевым механизмом.

Если ваш автомобиль оснащен гидроусилителем рулевого управления, имеется два основных шланга рулевого управления с гидроусилителем: шланг со стороны высокого давления (высокого давления) и шланг со стороны низкого давления (низкого давления). Оба крепятся к стойке и шестерне с помощью латунных фитингов с резьбой.Шланг со стороны высокого давления прикреплен к насосу гидроусилителя рулевого управления с помощью латунного фитинга с резьбой, в то время как шланг со стороны низкого давления скользит по небольшой трубе и фиксируется зажимом для шланга. Шланг со стороны высокого давления подает жидкость гидроусилителя рулевого управления под давлением к рулевому механизму, чтобы усилить усилитель рулевого управления. Шланг со стороны низкого давления переносит жидкость под низким давлением обратно к насосу и резервуару.

Из-за множества компонентов рулевого управления с гидроусилителем и систем рулевого привода, а также из-за их взаимосвязанного характера проверка этих систем должна быть тщательной.Гидравлические компоненты, включая насос гидроусилителя рулевого управления и шланги, следует проверять на предмет утечек. Ремень рулевого управления с гидроусилителем необходимо проверить на предмет повреждений, трещин, износа и затяжки. Рулевой механизм следует проверить на предмет ослабления и утечек. Пыльники сильфонов реечного рулевого механизма необходимо проверить на наличие разрывов и повреждений. Рулевое колесо и колонка должны быть надежно закреплены, а муфта рулевого механизма должна быть плотной, но двигаться свободно, без шума. Компоненты электронного усилителя рулевого управления следует визуально осмотреть на предмет повреждений.

Рулевое управление с гидроусилителем должно управляться как влево, так и вправо во время движения, чтобы проверить, нет ли заеданий, шумов и простоты управления. Система рулевого управления с гидроусилителем и рулевой механизм в значительной степени способствуют безопасной эксплуатации вашего автомобиля. Поручите сертифицированному специалисту ASE проверять все компоненты рулевого управления с усилителем и системы рулевого привода, как указано выше, не реже одного раза в год.

Рулевое управление с усилителем — как работает рулевое управление автомобиля

Рулевое управление с усилителем включает несколько ключевых компонентов в дополнение к реечному или шаровому механизму с реечной передачей.

Насос

Гидравлический привод для рулевого управления обеспечивается пластинчато-роторным насосом (см. Схему ниже). Этот насос приводится в действие двигателем автомобиля через ремень и шкив. Он содержит набор выдвижных лопаток, которые вращаются внутри овальной камеры.

Когда лопасти вращаются, они вытягивают гидравлическую жидкость из возвратной линии под низким давлением и выталкивают ее в выпускное отверстие под высоким давлением. Количество потока, обеспечиваемого насосом, зависит от оборотов двигателя автомобиля. Насос должен быть спроектирован таким образом, чтобы обеспечивать достаточный поток при работе двигателя на холостом ходу.В результате насос перемещает гораздо больше жидкости, чем необходимо, когда двигатель работает на более высоких оборотах.

Насос содержит предохранительный клапан, чтобы давление не становилось слишком высоким, особенно на высоких оборотах двигателя, когда перекачивается такое большое количество жидкости.

Поворотный клапан

Система гидроусилителя рулевого управления должна помогать водителю только тогда, когда он прилагает усилие к рулевому колесу (например, при начале поворота). Когда водитель не прилагает усилий (например, при движении по прямой), система не должна оказывать никакого содействия.Устройство, которое определяет силу на рулевом колесе, называется поворотным клапаном .

Ключом к поворотному клапану является торсион . Торсион представляет собой тонкий металлический стержень, который закручивается при приложении к нему крутящего момента. Верхняя часть штанги соединена с рулевым колесом, а нижняя часть штанги соединена с шестерней или червячной передачей (которая вращает колеса), поэтому величина крутящего момента в торсионе равна величине крутящего момента, водитель использует, чтобы повернуть колеса.Чем больше крутящий момент водитель использует для поворота колес, тем сильнее поворачивается штанга.

Вход рулевого вала образует внутреннюю часть узла золотникового клапана . Он также соединяется с верхним концом торсиона . Нижняя часть торсиона соединяется с внешней частью золотникового клапана. Торсион также поворачивает выход рулевого механизма, соединяясь либо с ведущей шестерней, либо с червячной передачей, в зависимости от того, какой тип рулевого управления имеет автомобиль.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Анимация, показывающая, что происходит внутри поворотного клапана, когда вы впервые начинаете поворачивать рулевое колесо

По мере того как штанга поворачивается, она поворачивает внутреннюю часть золотникового клапана относительно внешней стороны. Поскольку внутренняя часть золотникового клапана также соединена с рулевым валом (и, следовательно, с рулевым колесом), величина вращения между внутренней и внешней частями золотникового клапана зависит от того, какой крутящий момент водитель прикладывает к рулевому колесу. .

Когда рулевое колесо не поворачивается, обе гидравлические линии обеспечивают одинаковое давление на рулевой механизм.Но если золотниковый клапан поворачивается в одну или другую сторону, порты открываются, чтобы подавать жидкость под высоким давлением в соответствующую линию.

Оказывается, такой тип гидроусилителя довольно неэффективен. Давайте посмотрим на некоторые достижения, которые мы увидим в ближайшие годы, которые помогут повысить эффективность.

Основы гидроусилителя рулевого управления

Правильный выбор размера устройства определяет, сколько оборотов рулевого колеса необходимо для достижения необходимого поворота. Эти устройства доступны от компактных до крупногабаритных для работы с рулевыми устройствами больших транспортных средств.Есть также двухскоростные рулевые управления. Оператор может щелкнуть переключателем и переключаться между рулевым управлением по дороге и по полю, что позволяет более точно регулировать рулевое управление при работе в тесноте.

Eaton предлагает несколько специальных схем для настройки вашего приложения:

• Versa Steer : аналогично 2-скоростному. Оператор может переключиться на Versa Steer и повернуть колесо полностью влево или вправо менее чем за 1 оборот.
• Демпфирование цилиндра : Может помочь сгладить рулевое управление на больших транспортных средствах.
• Широкоугольное рулевое управление : Разработано для автомобилей с шарнирно-сочлененной системой рулевого управления.
• Q-Amp Load Sensing : Обеспечивает плавное управление на более высоких скоростях при движении по дороге.

Что вы хотите, чтобы произошло, когда вы отпустите руль? Вы хотите, чтобы автомобиль реагировал как автомобиль, когда он пытается вернуться к прямому треку? В терминологии Eaton это называется реакцией нагрузки . Вы хотите, чтобы колесо оставалось в текущем положении? В терминологии Eaton это называется реакцией без нагрузки .В режиме без нагрузки, когда вы отпускаете рулевое колесо, автомобиль сохранит текущий путь.

Чтобы выбрать правильный блок рулевого управления, вам необходимо не только знать требуемый расход и давление, но и указать тип используемого насоса:

• Насос с постоянным рабочим объемом.
• Насос переменной производительности.

Вы также можете указать предохранительные клапаны, встроенные в органы управления рулевым управлением, чтобы исключить чрезмерное давление в цилиндрах рулевого управления.

При определении размера потока рулевого управления также важно иметь возможность надежно управлять рулевым управлением транспортного средства, когда вы движетесь на холостом ходу. Вы не всегда находитесь на полных оборотах, когда вам нужно повернуть автомобиль, если вы занижаете скорость рулевого управления, у вас может быть очень медленное рулевое управление при работе на низких оборотах двигателя.

Когда пришло время разработать новый пакет рулевого управления, у Cross Company есть опытная команда, которая может помочь вам решить, какое устройство обеспечит наилучший отклик в вашем приложении.