Масло для ГУРа
Жидкость, которая заливается в систему гидроусилителя руля, играет роль не только рабочего тела всего механизма, но ещё и смазки для насоса. В связи с этим, при её доливках либо заменах необходимо использовать масла, рекомендованные производителями, чтобы не допустить преждевременного выхода насоса из строя.
В теории, рабочей жидкостью ГУРа можно пользоваться весь срок эксплуатации автомобиля (как и маслом в коробке переключения передач). Однако на практике рекомендуется всё-таки периодически (примерно раз в 3-5 лет) менять масло гидроусилителя.
Ведь в ходе эксплуатации ГУРа всегда повышается температура его элементов. За счёт этого греется и рабочая жидкость, что ведёт к ухудшению её физических свойств. Присадки в её составе ведь деградируют от нагрева и трения, и гидравлическая жидкость постепенно начинает терять свои качества.
Когда при контроле состояния масла ГУРа в нём замечены мелкие посторонние частицы, или чувствуется горелый запах – это значит, что точно настало время для замены, и произвести её нужно как можно быстрее.
Менять надо масло и тогда, когда проявились признаки неисправности в гидроусилителе. Это тяжёлый ход руля, шумная работа насоса. Они говорят о том, что во время работы появиляются воздушные пробки, и надо масло поменять либо долить.
Объём рабочей жидкости при полной её замене не превышает полутора литров. Для масла ГУРа замеряется два уровня: холодный и горячий. Холодный уровень – это та точка, при которой температура рабочей жидкости находится в пределах от 0 до 30-ти градусов. Уровень горячий – та точка, при которой температура масла находится в пределах от 50-ти до 80-ти градусов.
Масло, которое заливается в систему гидроусилителя руля – это универсальные жидкости ATF или Multi HF, которые применяются не только в ГУРах, но и в автоматических коробках переключения передач. Любо – специализированные масла, разработанные специально и только для гидроусилителя, которые маркируются как PSF.
Выбирая масло для ГУРа, лучше ориентироваться на рекомендации автопроизводителя, и делать указание из сервис-книжки машины «выбором №1».
Как и моторное масло, рабочие жидкости для ГУРов могут делаться на минеральной, полусинтетической или синтетической основе. Выбирать надо тот, что рекомендован именно для данной модели автомобиля, во избежание возможного несоответствия химического состава разных рабочих жидкостей и, соответственно, повреждения металла отдельных элементов системы или резиновых уплотнителей.
Гидроусилитель руля стал для автомобилистов всего мира счастливой возможностью крутить руль практически без мускульных усилий – что называется, «двумя пальцами». А особенно – для автомобилисток.
Комфортное и лёгкое управление машиной превратились из роскоши в общераспространённый стандарт. ГУР надёжен и безотказен, однако, как и любой механизм, требует некоторого минимального внимания к себе, своевременного ухода и устранения неисправностей.
Рулевой механизм
Предназначен для преобразования вращения вала рулевой колонки в поступательные движения элементов привода.
Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили механизмы типа «шестерня-зубчатая рейка». Ранее же использовался еще один вид – «червяк-ролик», который сейчас в основном используется на грузовых авто. Еще один вариант для грузовиков – «винтовой».
«шестерня-рейка»
Распространение тип «шестерня-рейка» получил благодаря сравнительно простому устройству рулевого механизма. Состоит этот конструктивный узел из трех основных элементов – корпус, в котором размещается шестерня и перпендикулярно ей – рейка. Между двумя последними элементами имеется постоянное зубчатое зацепление.
Работает этот вид механизма так: шестерня жестко связана с рулевой колонкой, поэтому она вращается вместе с валом. Из-за зубчатого соединения вращение передается на рейку, которая при таком воздействии смещается внутри корпуса в ту или иную сторону. Если водитель вращает рулевое колесо влево, взаимодействие шестерни с рейкой приводит к тому, что последняя перемещается вправо.
Зачастую на авто применяются механизмы «шестерня-рейка» с фиксированным передаточным числом, то есть диапазон поворота рулевого колеса для изменения угла колес одинаков при всех их положениях. Для примера, предположим, что для поворота колес на угол 15° необходимо сделать 1 полный оборот руля
Так вот, неважно, в каком положении находятся управляемые колеса (крайнее, прямолинейное), для поворота на указанный угол придется сделать 1 оборот
Но некоторые автопроизводители устанавливают на свои авто механизмы с меняющимся передаточным числом. Причем достигается это достаточно просто – изменением угла положения зубьев на рейке в определенных зонах. Эффект от этой доработки механизма такой: если колеса стоят прямо, то для изменения их положения на те же 15° (пример) требуется 1 оборот. Но если они находятся в крайнем положении, то из-за измененного передаточного числа, колеса повернуться на указанный угол уже через пол-оборота. В результате диапазон поворота руля «от края до края» значительно меньше, чем в механизме с фиксированным передаточным числом.
Рейка с переменным передаточным числом
Помимо простоты устройства тип «шестерня-рейка» используется еще потому, что в такой конструкции возможна реализация исполнительных механизмов гидроусилителя (ГУР) и электроусилителя (ЭУР), а также электрогидравлического (ЭГУР).
«червяк-ролик»
Следующий тип – «червяк-ролик», менее распространен и на легковых авто сейчас практически не используется, хотя его можно встретить на автомобилях ВАЗ классического семейства.
В основе этого механизма положена червячная передача. Представляет червяк собой винт с резьбой особого профиля. Этот винт располагается на валу, соединенном с рулевой колонкой.
С резьбой этого червяка контактирует ролик, соединенный с валом, на который посажена сошка – рычаг, взаимодействующий с элементами привода.
Червячный рулевой механизм
Суть работы механизма такова: при вращении вала, винт вращается, что приводит к продольному перемещению ролика по его резьбе. А поскольку ролик установлен на валу, то это смещение сопровождается поворотом последнего вокруг своей оси. Это в свою очередь приводит к полукруговому движению сошки, которая и воздействует на привод.
От механизма типа «червяк-ролик» на легковых авто отказались в пользу «шестерни-рейки» из-за невозможности интегрировать в него гидроусилитель (на грузовых авто он все же имелся, но исполнительный механизм был вынесенным), а также достаточно сложной конструкции привода.
Винтовой тип
Конструкция винтового механизма – еще сложнее. В ней также имеется винт с резьбой, но контактирует он не с роликом, а со специальной гайкой, на внешней стороне которой нанесен зубчатый сектор, взаимодействующий с таким же, но сделанным на валу сошки. Также существуют механизмы с промежуточными роликами между гайкой и зубчатым сектором. Принцип же действия такого механизма практически идентичен червячному – в результате взаимодействия вал проворачивается и тянет сошку, а та в свою очередь – привод.
Винтовой рулевой механизм
На винтовой механизм можно установить гидроусилитель (гайка выполняет роль поршня), но на легковых авто он не применяется из-за массивности конструкции, поэтому и используется он только на грузовиках.
О дополнительных функциях электроусилителей
Устройство электроусилителя руля задумано таким образом, чтобы при необходимости электродвигатель мог поворачивать колеса автомобиля как одновременно с водителем, так и самостоятельно. Это дает простор для реализации дополнительных функций:
- автоматическое «подруливание» с целью удержания машины на прямой траектории;
- возврат колес в прямое положение после совершения маневра, ЭУР может это делать, когда водитель отпускает баранку после выполнения поворота;
- создание «тяжести» на рулевом колесе при разных режимах движения, чтобы сделать руль информативнее;
- выполнять автоматическую парковку без участия водителя.
В то же время ЭУР не препятствует прямому управлению колесами при заглушенном двигателе или поломке, механическая связь между ними и баранкой сохраняется.
Электрогидроусилитель руля рабочие параметры насоса:
Допустимый зазор между составляющими частями — 0,005-0,001 мм. Отклонение от допустимого значения влечет за собой падение давления жидкости на холостом ходу и как следствие ощущение тугого руля и визг на поворотах. В зависимости от автомобиля рабочее давление — 150 Бар При эксплуатации ЭГУ руля возможны неисправности, при которых его эксплуатация невозможна. При включении зажигания блок управления производит тестирование электрической части. Если при этом обнаруживается неисправность, то происходит отключение ЭУР. При неисправности же насоса отключение не происходит, а ЭУР может работать частично, так как давление будет недостаточным.
Типы гидроусилителей рулевого управления
Модификация гидроусилителей руля зависит от производительности механизма и его технических и динамических характеристик. Существуют такие типы ГУР:
- Золотниковый вариант – имеет высокий КПД, используется в бюджетных автомобилях и моделях среднего класса;
- Вариант сопло/заслонка – среди недостатков низкий КПД и требует больше энергии, когда нагрузка увеличивается. Из-за таких показателей с применением данной модификации ГУР увеличивается нагрузка на силовой агрегат. Обладают высокой чувствительностью, поэтому чаще всего используются в гидроусилителях мостового плана;
- Струйный вариант – не имеет силы трения в полости распределителя, а также обладает простотой в эксплуатации и долговечностью. Подобные гидроусилители не прихотливы к качеству масла;
- Электрический вариант – современная технология, которая функционирует даже при выключенном двигателе. В основном устанавливаются на спроткары и автомобили премиум-класса.
В некоторых современных системах усилителей рулевого управления на гидравлическом приводе устанавливается радиатор для охлаждения рабочей жидкости.
Вопросы эксплуатации рулевого редуктора
Любой агрегат рано или поздно выходит из строя по различным причинам и, конечно же, рулевой редуктор не является исключением.
Чаще всего автолюбители сталкиваются с проблемой течи рулевого редуктора. Такую поломку довольно легко обнаружить визуально, так как главным симптомом является наличие масла под машиной. Причиной может быть как коррозия первичного вала, так и течь сальника. При этом в первом случае следует отшлифовать вал, а потом обязательно произвести газо-термонапыление до нужных размеров. А во втором случае в ходе ремонта нужно будет поставить новые прокладки, манжеты и сальники.
Еще одной проблемой является внезапно возникшее ощущение “тугого” руля. Такое ощущение появляется из-за увеличения усилия, прилагаемого для поворота руля. Чтобы удостовериться в том, что необходим ремонт рулевого редуктора, необходимо произвести измерение уровня усилия поворота руля специальным динамометрическим ключом. Полученные результаты сопоставить с данными завода-изготовителя транспортного средства. Если результаты не соответствуют нормам, то необходимо произвести диагностику на специальном стенде. Это поможет узнать расход, давление рабочей жидкости и наличие ее перетечек в рулевом редукторе. Не следует пытаться починить рулевой редуктор самостоятельно. Намного лучше, надежнее и проще отдать его мастерскую. Или, если позволяют средства, просто заменить его на новый.
Проблема люфта на руле тоже является часто встречаемой поломкой. Такой дефект может являться следствием неисправности крестовины рулевой колонки, а может являться признаком люфта непосредственно рулевого редуктора. Такая поломка требует полной разборки устройства, изучения состояния элементов и замены изношенных деталей. После окончания работы устройство необходимо отрегулировать на специализированном стенде.
Также довольно распространенной проблемой является стук в рулевом редукторе. Возникает такая неисправность вследствие износа упорных подшипников.
Устройство и принцип работы ЭУР
Как же работает электроусилитель руля с точки зрения безопасности? Устроен электроусилитель рулевого управления гораздо проще, нежели ГУР. У него нет никаких расходных материалов в виде жидкостей. Отсутствуют множество подвижных соединений и уплотнений (критические места для поломки). Именно поэтому сейчас идет массовый отказ от стареньких гидроусилителей. Даже отечественные производители ВАЗ перешли на эту технологию.
Технические характеристики электроусилителя:
- напряжения питания (номинальное) – 12 В;
- максимальный компенсирующий момент – 35 Нм;
- максимальный ток потребления – 50 А;
- ток потребления (усилие на рулевом колесе приложено, выходной вал усилителя заблокирован) – не более 15 А.
Его появление помогло автопроизводителям реализовать ряд новых функций, таких как:
- повышение курсовой устойчивости;
- автоматическая парковка;
- соблюдение рядности движения.
Виды и их особенности
Как отмечено, в устройстве ЭУР применяются одни и те же составные элементы, но с разной компоновкой. Все применяемые электрические усилители рулевого управления можно разделить на:
- Встроенные в рулевую колонку;
- Монтируемые на рулевой механизм;
Особенность первого типа заключается в том, что все составные части объединены в единую конструкцию, устанавливаемую на рулевой колонке. В таком механизме используется червячная силовая передача, воздействующая на вал рулевой колонки (червяк соединен с ротором электродвигателя, а шестерня, с которой он находится в зацеплении – на валу колонки, после торсиона). Такой тип ЭУР является самым дешевым и его можно встретить на автомобилях бюджетного сегмента.
ЭУР встроенный в рулевую колонку
Что касается усилителей, устанавливаемых на рулевой механизм, то у этих типов конструкция раздельная – датчики установлены на колонке, блок управления располагается где-то в салоне, а двигатель с редуктором расположен на рулевом механизме.
Причем существует несколько типов ЭУР с такой компоновкой:
- С червячным редуктором;
- Двухвальный;
- Шарико-винтовой;
С червячным редуктором
Если рассмотреть общую концепцию ЭУР, установленного на рулевой колонке, и раздельного усилителя с червячным редуктором, то разница между ними сводится лишь к тому, что у второго варианта исполнительное устройство располагается возле рулевого механизма, хотя в нем все также используется червяк с шестерней (установленной на валу рулевой колонки).
Червячный редуктор ЭУР
Двухвальный ЭУР
Двухвальный тип ЭУР с момента появления являлся достаточно популярным, но сейчас он используется значительно реже. Конструктивное исполнение этого типа усилителя очень интересно: сочленение «колонка-рулевой механизм» здесь осталось без изменений (так же, как и на авто без усилителя).
Двухвальный ЭУР от компании ZF
То есть, на конце вала колонки установлена шестерня, которая имеет постоянное зацепление с рейкой. Но в рулевой механизм с другой стороны корпуса монтируется исполнительный механизм, состоящий из электродвигателя, на валу которого тоже установлена шестерня, тоже взаимодействующая с рейкой. Для этого на рейку приходится наносить дополнительный зубчатый сектор.
Схема работы двухвального ЭУР
Работает такой механизм очень просто: водитель, как и на авто без усилителя, посредством шестерни перемещает рейку. В то же время блок управления включает в работу электродвигатель, который благодаря зубчатому зацеплению помогает ее перемещать.
Шарико-винтовой усилитель
Последний тип – шарико-винтовой. В этом ЭУР усилие также передается на рулевую рейку, а не валы колонки. Но делается это при помощи шарико-винтовой гайки. Для передачи усилия используются шарики, движущиеся по винтовой канавке, проделанной на рейке.
Шарико-винтовой ЭУР с ременной передачей
Принцип работы электроусилителя руля этого типа сводится к тому, что усилие, создаваемое электродвигателем, передается на гайку, установленную на рейку (посредством ременной передачи) или же напрямую, когда электромотор встроен в рулевую рейку. В результате гайка начинает вращаться, при этом она из-за конструкции корпуса не может смещаться в продольном направлении. Поэтому вращение гайки приводит к перемещению самой рейки, тем самым и создается дополнительное усилие на рулевом механизме.
ЭУР с шарико-винтовой передачей и встроенным электромотором
В каждом из указанных типов есть определенные достоинства и недостатки, которые сказываются на их распространенности на авто. К примеру, устройство, монтируемое на рулевую колонку отличается дешевизной, но при этом информативность работы у него невысокая. Что касается шарико-винтового ЭУР, то он считается лучшим по информативности, но очень сложный в обслуживании и дорогостоящий.
Устройство гидроусилителя руля
Система гидроусилителя устроена так, что даже если она полностью даст сбой, автомобилем все равно можно будет спокойно управлять. Такой механизм применяется практически на любых типах рулевого управления. Самое распространенное применение получили реечные системы.
В таком случае гур состоит из следующих элементов:
- Бачка (похож на расширительный бачок системы охлаждения или тормозов);
- Насоса гидроусилителя;
- Распределителя ГУР;
- Гидроцилиндра;
- Соединительных шлангов высокого и низкого давления.
Бачок ГУР
Бачок это резервуар, с которого масло всасывается насосом для функционирования механизма. В емкости имеется фильтр. Он нужен, чтобы удалять из рабочей жидкости стружку и другие твердые частички, которые могут препятствовать работе некоторых элементов механизма.
Чтобы уровень масла не понижался до критического значения (или еще ниже), в конструкции бачка имеется отверстие для щупа. Рабочая жидкость гидроусилителя имеет масляную основу. Благодаря этому помимо необходимого давления в магистрали все элементы механизма смазываются.
Иногда бачок изготавливается из прозрачного прочного пластика. В таком случае щуп не нужен, а на стенке бачка будет нанесена шкала с максимальным и минимальным уровнем масла. Некоторые механизмы для определения точного уровня требуют непродолжительной работы системы (или нескольких поворотов руля вправо/влево).
Щуп, или в случае его отсутствия сам бачок, часто имеют двойную шкалу. На одной части указываются показатели для холодного мотора, а на второй – для прогретого.
Насос гидроусилителя
Функция насоса – обеспечивать постоянную циркуляцию масла в магистрали и создавать напор для перемещения поршня в механизме. В большинстве случаев производители оснащают автомобили лопастной модификацией насосов. Они крепятся на блоке цилиндров. На шкив устройства надевается ремень ГРМ или отдельный ремень привода насоса. Как только мотор начинает работать, крыльчатка насоса также начинает вращаться.
Давление в системе создается благодаря оборотам мотора. Чем большим будет их число, тем большее давление создается в гидроусилителе. Чтобы в системе не создавалось чрезмерное давление, насос оснащается клапаном сброса.
Существует две модификации насосов ГУР:
- Регулируемый. Такая модификация поддерживает стабильное давление в магистрали благодаря изменению рабочего объема устройства;
- Нерегулируемый. Такие модификации оснащаются редукционным клапаном, который поддерживает стабильное давление в магистрали.
Более современные насосы оснащаются электронным датчиком давления, который посылает на ЭБУ сигнал об открытии клапана при повышенном давлении.
Распределитель ГУР
Распределитель могут устанавливать либо на вал руля, либо на привод рулевого механизма. Он направляет рабочую жидкость в нужную полость гидроцилиндра.
Распределитель состоит из:
- Торсиона – стержня, который работает на скручивание. Один его край вставляется в полость вала распределителя, а другой закреплен внутри золотника.
- Вала – полого цилиндрического элемента. В нем имеются каналы для движения масла. Он соединяется с карданным валом механизма рулевого управления;
- Золотника, соединенного с валом ГУРа. С другого конца он соединяется шестеренкой с рулевым механизмом.
Существуют осевая и роторная модификация распределителей. Во втором случае золотник зацепляет зубья рулевой рейки благодаря вращению вокруг оси вала.
Гидроцилиндр и соединительные шланги
Сам гидравлический цилиндр это механизм, на который оказывается давление рабочей жидкости. Он и перемещает рулевую рейку в соответствующем направлении, что облегчает работу водителю при выполнении маневров.
Внутри гидроцилиндра имеется поршень с закрепленным на нем штоком. Когда водитель начинает поворачивать руль, в полости гидроцилиндра создается избыточное давление (показатель около 100-150 бар), благодаря чему поршень начинает перемещаться, толкая шток в соответствующем направлении.
От насоса к распределителю и гидроцилиндру жидкость идет через шланг высокого давления. Нередко вместо них для большей надежности используется металлическая трубка. Во время холостой циркуляции (бачок-распределитель-бачок) масло движется через шланг низкого давления.
