Гидроусилитель руля автомобиля: назначение, принцип работы, типичные поломки

Гидравлический усилитель руля (сокращенно – ГУР) – неотъемлемая часть современных легковых автомобилей. Она существенно облегчает управление транспортным средством, так как снижает усилие, которое необходимо применять во время вращения рулевого колеса. Поговорим более подробно, что из себя представляет этот узел, как он устроен и какие неисправности чаще всего у него возникают.

Что такое гидроусилитель руля в автомобиле

Гидроусилитель руля представляет собой гидравлическую систему, которая является частью рулевого механизма. Ее назначение – облегчение управления транспортным средством и обеспечение при этом хорошей отзывчивости и так называемой «обратной связи».

Главных функции у гидроусилителя две:

• снижение усилия, которое нужно прикладывать водителю для поворота рулевого колеса;
• снижение уровня вибрации и уменьшение количества толчков, которые передаются с передних колес на рулевое колесо.

Кроме того, устройство делает более безопасным управление автомобилем при проколе шины переднего колеса. В момент прокола или через несколько секунд после него на рулевое колесо поступает сильный рывок или толчок, который может нанести травму рукам автомобилиста.

Впервые систему гидроусиления применили в середине ХХ века на грузовых автомобилях. Ее главной задачей было облегчение вращения руля, так как производить его на тягачах довольно сложно. Со временем система перекочевала и на легковые машины (ранее усилие при повороте увеличивал исключительно редуктор). Сегодня ей оснащено подавляющее большинство автомобилей.

Помимо гидроусилителей существуют также электрические и пневматические. Однако они меньше распространены.

Следует отметить, что при выходе гидроусилителя из строя система рулевого управления продолжает работать, однако руль становится более жестким и чувствительным.

Принцип работы и устройство гидроусилителя руля

Гидроусилитель состоит из следующих конструктивных элементов:

• насос;
• регулятор давления (его функции выполняет электронный блок управления или золотник-распределитель);
• бачок с жидкостью;
• управляющий золотник;
• силовой гидроцилиндр;
• фильтр;
• датчик.

Принцип работы традиционного усилителя выглядит следующим образом:

• При движении автомобиля по прямой линии золотник занимает нейтральное положение, в результате чего все его каналы остаются открытыми и гидравлическая жидкость имеет одинаковое давление во всей системе.
• При повороте руля происходит смещение винта, а вместе с ним золотника. В результате положение его каналов изменяется – один оказывается связанным с насосом, другой – со сливом.
• Одновременно со смещением золотника происходит смещение подшипника, который нажимает на пружину. Это заставляет гайку, связанную с поршнем, накручиваться на винт, в результате чего приходит в движение поршень гидросистемы. Из-за этого давление в ее замкнутой части резко возрастает, что приводит к движению гидроцилиндра и существенно облегчает поворот руля.

При этом в системе постоянно поддерживается высокое рабочее давление, которое находится в диапазоне от 100 до 200 атмосфер. Это обеспечивает насос, который работает от оборотов двигателя, будучи соединен с ним приводным ремнем.

Таким образом гидроусиление работает на старых автомобилях (например, ЗИЛ-130). В современных машинах оно обычно совмещено с электронным блоком управления, который также принимает участие в регулировании давления жидкости.

Также существуют системы, в которых золотник приводится в движение с помощью рейки (например, на автомобилях МАЗ, КрАЗ). В сегодняшних легковых авто такая схема тоже применяется, только рейка в ней обычно совмещена с гидроцилиндром.

Есть и несколько иная система ГУР – гидрообъемное рулевое управление (ГОРУ). В ней ключевую роль играет насос-дозатор, который подает строго определенное количество масла на гидроцилиндр при отклонении руля в ту или иную сторону. Чаще всего ГОРУ устанавливают на трактора и самоходные машины (погрузчики, грейдеры и так далее). Однако изредка его можно встретить и на внедорожниках. Некоторые «умельцы» самостоятельно устанавливают ГОРУ на УАЗ.

Требования к гидроусилителю

Исправный гидроусилитель должен отвечать следующим требованиям:

• поворотный момент на колесе не должен быть слишком велик;
• руль всегда должен самостоятельно возвращаться в нейтральное положение под действием разности давления в различных участках гидросистемы;
• гидроусилитель должен обеспечивать большой угол разворота колес при вращении рулевого колеса;
• гидравлика должна работать бесшумно;
• усилитель должен гасить удары и толчки, которые передаются от колес на руль в результате проезда по неровному дорожному покрытию;
• система обязательно должна позволять полноценно управлять транспортным средством в случае ее поломки;
• время между поворотом руля и срабатыванием системы должно быть минимально возможным;
• поворот колеса должен пропорционально соответствовать повороту руля.

Кроме того, ГУР должен:

• быть надежным и обеспечивать максимально возможную продолжительность работы без возникновения неисправностей;
• быть простым в обслуживании;
• иметь несложное устройство, которое позволяет максимально быстро устранить неисправность или заменить жидкость.

Как и когда менять жидкости в ГУР

В теории жидкость можно не менять вообще и использовать ту, которая была заправлена в ГУР на заводе, где было произведено транспортное средство.

На практике все обстоит иначе. Со временем уровень жидкости становится меньше. По этой причине система не может обеспечить надлежащее давление и управлять автомобилем становится труднее. Кроме того, жидкость может:

• засориться;
• изменить свои физические свойства под воздействием высоких температур, которых достигает система.

В таком случае ее требуется менять. Это делают через каждые 10 000 – 20 000 километров пробега (или в среднем один раз в 2 – 3 года).

Обычно объем жидкости при полной замене не превышает 2 – 3 литров. При заправке гидросистемы нужно оставить место для расширения масла во время нагрева. Для этого замеряют 2 уровня жидкости: холодный и горячий. Первый указывает на то, где находится масло при температуре от 0 до 30 градусов Цельсия, а второй – на то, где оно будет находиться при температуре от 50 до 80 градусов Цельсия. Наливают жидкость именно по холодному уровню. Это необходимо, чтобы ей хватило место при расширении от нагрева.

Преимущества и недостатки гидроусилителя рулевого управления

ГУР имеет как преимущества, так и недостатки. К плюсам системы можно отнести следующие.

• значительное облегчение поворота рулевого колеса;
• уменьшение числа витков руля, которое необходимо для выполнения поворота;
• смягчение толчков и ударов, поступающих с колес.

А вот основные минусы ГУР.

• Отъем мощности у двигателя. Часто мощности мотора уходит на приводной ремень, который обеспечивает работы насоса. Из-за этого тяга становится хуже (хотя и не на много).
• Увеличение расхода топлива. Этот минус вытекает из первого. Любой дополнительный агрегат, приводящийся в движение двигателем, требует дополнительного расхода горючего.

Третий минус касается ГУРов, которые не регулируются с помощью электронного блока управления (а такие до сих пор часто встречаются на многих моделях автомобилей эконом-класса). Поскольку уровень давления в системе напрямую зависит от оборотов мотора, то на малой скорости руль вращать значительно труднее, чем на большой. Это нужно учитывать при управлении транспортным средством, так как привычный поворот при движении на скорости может привести к попаданию в кювет.

Возможные неисправности ГУР

О неисправностях системы могут свидетельствовать следующие признаки:

• тугой поворот рулевого колеса;
• шум при поворотах;
• вибрация и толчки на руле;
• плохая отзывчивость управляемых колес.

Чаще всего в ГУР происходят следующие поломки.

• Ослабление или износ приводного ремня гидронасоса. «Лечится» заменой на новый. О поломке свидетельствуют обратные толчки при поворотах на руле, необходимость прикладывать более серьезное усилие.
• Поломка насоса. Устраняют проблему с помощью ремонта или полной замены детали. О ней свидетельствует затруднительный поворот руля из нейтрального положения или более тяжелое вращение в какую-либо одну из сторон. Например, если сломались сальники, достаточно их заменить. Если насос по каким-либо причинам получил механические повреждения, придется менять его целиком.
• Наличие воздуха в системе. «Лечится» полной заменой жидкости. О проблеме может свидетельствовать более тугой руль или сильная отзывчивость на толчки и вибрацию.
• Недостаточный уровень масла. Устраняется дозаправкой бачка. Также проблема может быть вызвана утечкой на одном из участков системы или самопроизвольным сбросом давления с помощью редукционного клапана. В таком случае автомобиль потребует более серьезного ремонта. Он заключается в регулировке или замене клапана, восстановлении целостности гидросистемы.

Заключение

Гидравлический усилитель руля – это расшифровка аббревиатуры ГУР, которую слышали даже начинающие водители. Он представляет собой устройство, значительно облегчающее поворот рулевого колеса и гасящее толчки, которые передаются с дорожного покрытия. Даже при наличии ГУР транспортного средства должно продолжать работать в случае ее поломки. О ней может свидетельствовать шум при повороте, ухудшение управления, необходимость приложить больше усилий к рулю.