Что такое ГУР: устройство и принцип работы гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля (ГУР) – гениальное изобретение, благодаря которому управление автомобилем из ежедневного подвига, требующего серьезных усилий, превратилось в комфортное занятие, доступное даже хрупким нежным «феям». Как и все элементы автомобильной «начинки», усилитель руля прошел свой путь развития от примитивного механического устройства до современного электронно-управляемого помощника. Гидравлическая система оказалась настолько удачной, что до сих пор устанавливается на автомобилях.

Что такое гидроусилитель руля (ГУР) и для чего он нужен?

ГУР – это устройство, добавляющее к повороту рулевого колеса дополнительное усилие. Если вспомнить физику, для совершения определенного поворота на рулевой рейке нужно либо приложить больше физической силы, либо сделать больше оборотов рулевым колесом. Оба эти варианта не слишком удобны для водителя: управление транспортным средством превращается в довольно-таки изматывающее занятие.

Усилитель «докручивает» колёса (увеличивает усилие) в том направлении, в котором сделан поворот, и на такой угол, на который водитель повернул руль. Благодаря этому улучшается маневренность автомобиля на высокой скорости, узких участках дороги, во время парковки.

Вторая задача этого устройства – демпфировать удары, которые приходятся на рулевую рейку от неровностей дороги. Чем меньше вибраций и толчков приходится на руки водителя, тем меньше утомляемость, острее внимание на дороге, особенно в дальних поездках.

И, наконец, система ГУР позволяет сохранять траекторию движения, если одно из колес внезапно выходит из строя (прокол или взрыв шины). Да и на полностью исправных колесах легче держаться в полосе движения и чувствовать автомобиль, если система гидроусилителя работает нормально.

Надёжность, отказы и ремонт

Насосы ГУР обладают высокой надёжностью и не относятся к расходникам. Но и они не вечны. Проявляются неисправности в виде повышения усилия на руле, особенно при быстром вращении, когда насос явно не отдаёт требуемую производительность. Возникают вибрации и громкий гул, пропадающий после снятия приводного ремня.

Ремонт насоса теоретически возможен, но обычно его просто заменяют на оригинальный или запчасть с афтермаркета. Существует и рынок восстановленных узлов в заводских условиях, стоят они значительно дешевле, но обладают практически той же надёжностью.

Устройство ГУР

На все легковые автомобили устанавливаются ГУР одинаковой системы. Схема ГУР состоит из таких основных элементов:

Устройство ГУР

1. Насос гидравлической жидкости;
2. Нагнетательный и возвратный шланги;
3. Золотниковый распределитель;
4. Гидроцилиндр с поршнем;
5. Расширительный бачок.

Гидронасос – устройство для создания нужного давления в системе. Устанавливается на корпусе блока цилиндров и приводится в действие от коленвала через шкив и приводной ремень. Насос подает гидравлическую жидкость в золотниковый распределитель, откуда она дальше поступает в гидроцилиндры.

Гидронасосы для ГУР

Трубопровод состоит из шлангов высокого и низкого давления. Шланги высокого давления соединяют элементы системы, в которых жидкость нагнетается насосом: от самого насоса на распределитель и от него на гидроцилиндры. Шланги низкого давления обеспечивают отток жидкости от распределителя в расширительный бачок и из бачка – к насосу.

Золотниковый распределитель – устройство, перенаправляющее поток жидкости на гидроцилиндры в зависимости от угла поворота рулевого колеса. Когда водитель поворачивает руль, золотниковый механизм распределителя тоже поворачивается, открывая доступ жидкости к тому гидроцилиндру, который задействован в повороте. Под давлением от насоса жидкость по каналу идет в нужную сторону цилиндра и добавляет усилие повороту.

Золотник-распределитель ГУР

Гидроцилиндр в большинстве моделей вмонтирован в рулевую рейку. Две стороны цилиндра разделяет подвижный шток, который перенаправляет давление в одну или другую сторону.

Конструкция самого распространённого насоса

Механизм лопастного типа работает за счёт перемещения жидкости малыми объёмами с их уменьшением в процессе поворота ротора и выдавливании масла на выходной патрубок. Насос состоит из следующих частей:

• приводной шкив на валу ротора;
• ротор с пластинчатыми лопастями в пазах по окружности;
• подшипники и сальниковые уплотнения вала в корпусе;
• статор с полостями эллиптической формы в объёме корпуса;
• регулирующий ограничительный клапан;
• корпус с креплениями к двигателю.

Обычно ротор обслуживает две рабочие полости, что даёт рост производительности при сохранении компактности конструкции. Обе они совершенно идентичны и расположены диаметрально противоположно относительно оси вращения.

Принцип работы гидроусилителя руля

Теперь, зная общее устройство и функции отдельных компонентов системы ГУР, можно рассмотреть и принцип его работы. На виде-уроке, ниже есть четкое объяснения принципа работы гидроусилителя руля, начиная с 3-й минуты.

1. При работе двигателя насос гидроусилителя руля приводится в движение от коленвала.
2. Во время езды по прямой, когда руль не задействован, гидравлическая жидкость перекачивается «вхолостую», от насоса на золотниковый клапан, от него сразу на обратную магистраль и в расширительный бачок. Небольшая часть «подкачивается» в гидроцилиндр, чтобы в нём всё время поддерживалось рабочее давление.

   
   Работа ГУР при неподвижном руле

   Читайте также:  Mazda 6 GG (Atenza) — предохранители и реле
3. При повороте руля поворачивается вал распределителя и торсион. При этом открываются каналы, по которым жидкость под давлением поступает в одну из рабочих половин гидроцилиндра. В ней нарастает давление, во второй половине давление уменьшается (жидкость стравливается в сливную магистраль), поршень перемещается и доворачивает рулевую рейку и колёса.
   Работа ГУР при повороте руля вправо

   Работа ГУР при повороте руля влево

4. При длительном повороте, когда водитель продолжает держать руль вывернутым, гидросистема приходит в равновесие: в цилиндре уравнивается давление между двумя камерами, и жидкость циркулирует по малому кругу. При обратном движении руля гидроусилитель вновь сработает, возвращая рулевую рейку и колеса к прямолинейному движению.

Наибольшая нагрузка на ГУР ложится при крайнем положении вывернутых колёс, когда система не может уравновесить давление в цилиндрах. Самая большая нагрузка в этот момент ложится на насос, поэтому обычно не рекомендуют надолго оставлять колёса в крайнем вывернутом положении.

Одно из преимуществ гидроусилителя в том, что при поломке системы (отказ насоса, утечка жидкости) автомобиль не теряет управления. Да, рулить будет намного сложнее, но ничего смертельного не произойдет.

Какое масло лить и когда?

Как понятно из принципа работы, жидкость выполняет в системе ГУР главную роль. А это значит, она постепенно деградирует (теряет свойства) и требует замены.

Помимо основной работы, гидравлическая жидкость выполняет еще несколько важных функций:

• Смазывает все элементы гидравлической системы;
• Уменьшает трение (а значит, и износ) между движущимися деталями;
• Защищает металлические детали от коррозии;
• Охлаждает систему ГУР, которая греется во время работы;
• Продлевает срок службы резиновых уплотнителей, не дает им «задубеть» и растрескаться.

Когда присадки и активные компоненты жидкости срабатываются, начинаются проблемы: окисление масла, коррозия деталей, протечки.

Для гидроусилителя есть четыре типа масел:

1. Универсальная жидкость ATF, которая применяется и в АКПП, и в ГУР;
2. Специализированное масло только для гидроусилителя, маркируется PSF;
3. Жидкости для ГУР, одобренные большинством крупных автопроизводителей, универсальные, обозначаются Multi HF;
4. Dexron – бренд трансмиссионных жидкостей, принадлежащий концерну GM.

При выборе масла необходимо ориентироваться на рекомендации автопроизводителя, указание из сервисной книжки всегда будет выбором №1. Если нет возможности использовать то, что советует инструкция, масло подбирают по техническим характеристикам.

Базовая основа. Как и моторное масло, жидкость ATF (PSF) может делаться на минеральной, полусинтетической или синтетической основе. Выбирать нужно тот тип основы, который рекомендован для данной модели автомобиля, нельзя лить синтетику туда, где должно быть минеральное масло. Причина – возможное несоответствие химического состава жидкости и, например, металла отдельных элементов системы или резиновых уплотнителей, из-под которых синтетическое масло будет подтекать.

Цвет. Жидкости ATF для ГУР бывают красными, желтыми и зелеными. Причем в каждом цвете могут выпускаться и минеральные, и синтетические масла. Цветовая градация больше ориентирована на маркетинговые приемы, чтобы разделить продукцию разных производителей:

• Красные жидкости – как правило, это продукция Dexron концерна GM, однако можно встретить красные трансмиссионные масла других производителей, в том числе крупных брендов Motul, Shell, ZIC и т.д.;
• Желтые масла – продукция концерна Daimler специально для автомобилей Mercedes. Они тоже бывают и минеральные, и синтетические, в зависимости от того, в какой именно автомобиль должны заливаться;
• Зеленые – масла «широкого профиля», достаточно универсальные. Однако и они делаются на разных типах базовой основы. Применяются в автомобилях концерна BNW, VAG, Bentley, Ford, Peugeot/Citroen, а также в трансмиссиях ZF.

При выборе масла ориентируются в основном на производителя, состав базы, цвет, маркировку.

Периодичность замены жидкости в ГУР

Это больной вопрос многих автомобилей – святая уверенность их владельцев в том, что все жидкости, кроме моторного масла, залиты «навсегда» и не требуют замены. Ну, антифриз еще меняют, а если на СТО мастер хорошенько припугнет, то и проверяют уровень масла в трансмиссии. Но ГУР остается с тем, что залито с завода.

И это неправильная политика для того, кто собирается ездить на своей машине долго и счастливо. Поскольку присадки, как мы уже говорили, деградируют от нагрева и трения, гидравлическая жидкость постепенно теряет свои качества.

В большинстве случаев замену рекомендуют делать каждые 50-60 тыс. км, а при необходимости – и чаще, но не реже чем раз в пять лет, так как срок годности масла, как правило не больше 5 лет.

Как проверить, что пора менять масло? Достаточно заглянуть в расширительный бачок: вынуть фильтр и убедиться, что количество налета и осадка на нём не оставляет надежд на долгую жизнь гидравлической жидкости. Грязь и осадок – результат выработки активных компонентов, после чего масло значительно хуже защищает систему от износа и коррозии.

Меняют масло и когда появляются первые признаки неисправности в гидроусилителе. Тяжелый ход руля, шум насоса во время работы – признаки того, что жидкости недостаточно и появились воздушные пробки, а значит, пора ее менять или доливать.

Как доливать масло в ГУР?

Тут вопрос не в последовательности действий, а в принципе выбора масла. При доливе нужно руководствоваться таким принципом:

1. Нельзя смешивать разные базовые основы. К минералке доливаем минералку, к синтетике синтетику. С разными базами идут и разные присадки, и при неправильном доливе получается адская смесь, компоненты которой вступают в реакцию друг с другом;
2. Лучше всего доливать цвет в цвет;
3. Смешивать жидкости разного цвета можно, но только желтые с красными, и только с учетом основы.
4. Зеленые масла не смешивают с другими, их компоненты несовместимы.

А алгоритм замены или доливки масла ГУР пошагово, показан на коротком видео ниже.

Преимущества и недостатки ГУР

Сложно говорить о недостатках ГУР, поскольку эта система зарекомендовала себя как надежная и достаточно простая. Можно сравнить с другими усилителями руля: ЭУР и ЭГУР, которые ставятся на новые автомобили с современной электроникой. По сравнению с ними классический ГУР выглядит немного громоздко, зато и не требует точной и скоординированной работы датчиков, ЭБУ и самого электропривода.

Недостатков у системы гидроусилителя руля немного:

1. Определенная потеря мощности двигателя, которая расходуется на привод гидронасоса;
2. Необходимость в ТО каждые 2-3 года, поскольку продукты износа и твердые частички выводят из строя механизм усилителя.

Преимущества же – легкость управления, маневренность, комфорт и безопасность. Ну и безотказность, поскольку поломки ГУР случаются достаточно редко.

Варианты исполнения

Разновидностей гидронасосов не так много, в результате эволюции остались лишь пластинчатый и шестерёнчатый типы. Преимущественно используется первый из них. Регулировка давления предусматривается редко, особой необходимости в этом нет, вполне достаточно наличие ограничивающего редукционного клапана.

В классическом ГУР использован механический привод ротора насоса от шкива коленчатого вала двигателя при помощи ременной передачи. Только в более продвинутых электрогидравлических системах применяется привод от электромотора, что даёт преимущества по точности управления, но лишает основного достоинства гидравлики – высокой мощности усиления.

Основные неисправности ГУР: причины и способы устранения

О том, что с усилителем руля не всё ладно, можно узнать по появлению очень характерных симптомов. Знать о том, что происходит с автомобилем, нужно хотя бы для того, чтобы не переплачивать на СТО за лишние услуги.

1. Протечки. Там, где есть жидкость, будут и протечки. Причин много: лопаются трубки системы, изнашиваются и протекают уплотнители. Ремонт заключается в замене неисправного элемента на новый. В продаже можно найти и трубы для ГУР, и ремкомплекты с резиновыми прокладками для системы;
2. Толчки, удары в рулевое колесо. Это характерный признак изношенного или растянутого приводного ремня насоса. Ремень проскальзывает, насос работает рывками, жидкость поступает в систему с отчетливой пульсацией. Ремень придется менять;
3. Возрастает усилие на рулевом колесе. Причин такого явления три: завоздушивание системы, недостаток масла или, опять же, износ приводного ремня, отчего насос не может накачать нужное количество жидкости;
4. Гул насоса при работе. Причина постоянного шума – износ подшипников вала насоса, которые, в свою очередь, страдают от плохого масла и перетянутого приводного ремня;
5. Вибрация на руле. Причиной ее появления может быть воздушная пробка в системе. Для устранения воздуха систему ГУР прокачивают до исчезновения вибрации при работе. Если через некоторое время проблема повторяется, нужно искать место разгерметизации.

Сегодня гидроусилитель руля – счастливая реальность автомобилистов. Комфорт, легкость и безопасность превратились из роскоши в стандарт. Но, как и любая механика, ГУР требует какого-то минимального внимания. Ведь если проанализировать, большинство неисправностей – прямое следствие некачественного техобслуживания системы усилителя. Достаточно уделять ей какой-то минимум внимания, чтобы получить мощную и безотказную помощь в управлении транспортным средством.

Выполняемые задачи и применение

По своему роду деятельности гидронасос обеспечивает поступление энергии к исполнительному механизму в виде циркуляции рабочего тела системы – специального масла, под высоким давлением. Производимая работа определяется величиной этого давления и скоростью потока. Поэтому ротор насоса должен вращаться достаточно быстро, перемещая при этом значительные объёмы в единицу времени.

Отказ насоса не должен приводить к прекращению функционирования рулевого управления, колёса по-прежнему можно будет поворачивать, но усилие на руле резко возрастёт, что может стать неожиданным для водителя. Отсюда высокие требования по надёжности и долговечности, которые выполняются благодаря проверенной конструкции, избранному способу нагнетания и хорошим смазывающим свойствам рабочей жидкости.