Гидроусилитель руля – специальная система, усиливающая крутящий момент и передаточное число на руле и передающая его на управляемые колеса. Главная цель системы гидроусилителя руля – обеспечить водителю полный контроль над траекторией движения независимо от веса и скорости автомобиля.
История возникновения
Имя изобретателя гидравлического усилителя руля точно не известно. Первые упоминания о подобной системе датируются 1876 годом, когда некий Фитц (Fitts), применил его на своем паровом автомобиле: слишком тяжелая машина плохо слушалась руля. Запатентовал гидроусилитель руля американец Роберт Твайфорд в 1900 году, в 1903 году его применили на серийном грузовике. В первой половине ХХ века гидроусилитель руля применялся редко и только на тяжелых машинах: грузовиках и бронеавтомобилях в виду своей дороговизны. Только в 50-е годы гидроусилитель руля стал массово применяться в серийных легковых автомобилях.
Преимущества применения гидроусилителя руля:
- уменьшает усилия необходимые для поворота рулевого колеса;
- обеспечивает необходимую траекторию поворота без изменений;
- улучшает маневренность автомобиля;
- полная обратная связь – водитель «чувствует» дорогу;
- смягчает отдачу от ударов, вызванных наездом колес на неровности и выбоины на дороге;
- меняет «чувствительность» руля в зависимости от скорости движения;
- повышает безопасность движения в случае разрыва шин передних колес (блокирует самопроизвольный поворот);
- при отказе системы остается возможность управлять автомобилем.
Недостатки:
- высокая стоимость, бюджетные автомобили так и не получили гидравлический усилитель на руль;
- дополнительные затраты мощности двигателя для вращения вала насоса.
Существует два основных типа гидравлических усилителя руля: совмещенный с рулевым механизмом и с продольной тягой.
Устройство и основные компоненты гидравлического усилителя руля, совмещенного с продольной тягой рис.1:
Насос (1) – агрегат, обеспечивающий необходимое давление, а также циркуляцию рабочей жидкости в гидросистеме.
Наиболее массово используется конструкция роторного гидронасоса – рис.2, благодаря его надежности и высокой производительности.
[adsense1]
Рис.3 – варианты конструктивного исполнения насосов автомобильных гидросистем различных производителей.
Для оптимального размещения составляющих гидроусилителя руля насос (1) часто объединяют с бачком (4) в один компактный агрегат – рис.4:
Насос приводится в действие коленвалом двигателя с помощью ременной передачи.
Корпус рулевой рейки (2) на рис.1. Представляет собой агрегат, заключающий в себе рулевую рейку с гидроцилиндрами и распределитель.
[adsense2]
Распределитель, узел (3) на рис.1. Предназначен для направления рабочей жидкости под давлением в рабочий цилиндр и ее отток обратно в бачок, в зависимости от положения руля. Главный подвижный элемент распределителя – золотник бывает двух типов:
- осевой – перемещается поступательно;
- роторный – вращается;
Бачок (4) для масла – представляет собой емкость для рабочей жидкости.
Внутри фильтр для масла, а в пробке датчик уровня жидкости – щуп:
[adsense3]
Соединительные шланги (5). Обеспечивают необходимую циркуляцию рабочей жидкости в системе гидроусилителя руля. Шланги высокого давления соединяют насос с распределителем и передают давление в гидроцилиндры. По шлангу низкого давления жидкость возвращается обратно в бачек, а из бачка – к насосу. Рис.8 – шланги гидроусилителя руля и фитинги для подсоединения.
Рабочая жидкость гидроусилителя руля обеспечивает функционирование системы – передает давление от насоса к рабочим цилиндрам, смазывает трущиеся детали механизмов. Представляет собой индустриальное (машинное) масло с модификаторами, подобная смесь стала отдельным продуктом – жидкостью для гидроусилителей или автоматических трансмиссий.
Принцип работы системы гидравлического усилителя руля.
[adsense4]
При работающем двигателе автомобиля, ременная передача приводит в движение вал насоса гидроусилителя. Насос создает давление в системе и с помощью шлангов высокого давления передает его на распределитель. В зависимости от положения руля: влево, прямо, вправо, блок золотников распределяет рабочую жидкость под давлением в необходимый гидроцилиндр, облегчая водителю поворот. Если движение прямолинейное, то положение золотников обеспечивает простую циркуляцию рабочей жидкости. Если система гидроусилителя вышла из строя, то рулевой вал управляет машиной, используя зубчатую передачу: шестерня – рейка (продольная тяга) или червячную (поворот рулевой сошки).
Гидравлический усилитель, совмещенный с рулевым механизмом, рис.9.
Основные компоненты, а именно, насос, бачок и соединительные шланги, аналогичны с системой гидроусилителя, совмещенного с продольной тягой. Главное отличие заключается в том, что усилие рулевого вала передается на рулевую сошку.
[adsense5]
Рис.10 – комплект системы гидроусилителя руля, совмещенного с рулевым механизмом. Насос объединен с бачком в один общий агрегат.
Комбинированный или электрогидравлический усилитель руля. Представляет из себя гидроусилитель руля, соединенный с электронными компонентами двух типов:
- С электромагнитным клапаном, управляемым датчиком скорости. На малой скорости клапан максимально открыт, обеспечивая высокое давление в системе и высокую чувствительность руля. На высокой скорости движения автомобиля клапан прикрывается, и управление лишается ненужной ему чувствительности, делая маневрирование плавным и безопасным.
- С электронасосом, которым управляет датчик скорости. В этом случае насос приводится в движение собственным электродвигателем. Такое инженерное решение позволяет задать необходимое давление в гидросистеме в зависимости от задач маневрирования. Например, при парковке скорость автомобиля низкая, а давление в гидроусилителе высокое, и это облегчает управление водителю. И наоборот, при высокой скорости движения машины, обороты электромотора, вращающего насос снижаются – управление становиться «тяжелее». Регулировка частоты вращения электродвигателя позволяет плавно менять чувствительность гидроусилителя руля. Кроме этого, такая схема экономит около 2% топлива, что немаловажно.
Гидроусилитель руля, основные правила эксплуатации
[adsense6]
Для поддержания системы гидравлического усилителя руля в рабочем состоянии следует выполнять следующие шаги:
- Ознакомиться с инструкцией по эксплуатации, основные рекомендации которой могут быть разными для разных автомобилей.
- Поддерживать необходимый уровень рабочей жидкости в системе. С периодичностью 1-2 года менять масло и фильтр в бачке.
- Следить за состоянием шлангов и мест их подсоединения – система должна быть герметична.
- Проверять силу натяжения ременного привода.
- Работа гидросистемы в крайних положениях руля недопустима.
Соблюдение правил эксплуатации системы гидроусилителя руля является важным фактором условия безопасного движения.
Современный автомобиль немыслим без системы гидравлического усилителя руля, которая сочетает в себе комфортную и безопасную езду по разным типам дорог и даже бездорожью.
