Принципы работы усилителя руля автомобиля

Действия при замене и ремонте насоса

Поменять этот агрегат можно своими руками. Возможна даже замена подшипника, вышедшего из строя. В этом случае пригодится ремкомплект насоса гидроусилителя, который можно купить в любом автомобильном магазине.

Прежде чем принимать решение на проведение ремонтных работ надо проверить наличие жидкости в бачке, а также соответствие ее марки разрешенной к применению на данной машине. Часто, причиной возникновения признаков неисправности бывает появление воздушных пробок в системе. Поэтому при подозрении на это надо прокачать гидравлику, удалив все воздушные пробки. Работоспособность ГУР в этом случае может полностью восстановиться.

Если при проверке качества рабочей жидкости обнаружится, что она не соответствует стандарту, надо поменять ее на жидкость нужной марки.

В случае когда принято решение делать ремонт насоса гидроусилителя руля, требуется подготовить рабочее место и нужный инструмент, а также материалы для проведения работ:

нужен ключ на «12», а также головки на «14» и «24»;
потребуется съемник для стопорных колец;
заранее приготовить две шайбы из меди, прокладку для заднего кожуха, уплотнительные кольца, в количестве двух штук и сальник, их может заменить ремкомплект насоса гидроусилителя;
обязательно наличие подшипника, имеющего маркировку «6202» и внешний диаметр 35 мм;
для откачивания масла из бачка нужен большой шприц и емкость;
очистить верстак и покрыть его чистым картоном для разборки насоса;
подготовить мелкую наждачную бумагу и ветошь для протирки.

Для того чтобы снять насос ГУР и отремонтировать его своими руками, требуется выполнить следующие действия.

Слегка отпустить осевой болт, который крепит насосный агрегат к скобе, используя отверстие имеющееся в шкиве. Полностью открутить стопорную гайку натяжителя и снять ремень.
Используя шприц, откачать гидравлическую жидкость из бачка. Поворачивать руль вправо-влево до упора, чтобы масло полностью вышло из системы, проделать это несколько раз для полного очищения трубопроводов.

Ослабить хомут на шланге, который идет от расширительного бачка, и снять этот трубопровод.

Открутить болт, который крепит шланг высокого давления, идущий от насоса в систему.
Вынуть осевой болт крепящий насос к скобе и вставить вместо него отвертку или подходящий по диаметру металлический прут, для того чтобы застопорить шкив. После этого открутить гайку, которая закрепляет шкив насоса.
Вытащить освобожденный насосный агрегат ГУР вверх и положить его на специально приготовленное место. Удалить с корпуса агрегата грязь и масло.
С помощью съемника убрать стопорное кольцо подшипника.
Открутить болты крепления задней крышки. Аккуратно ее поддеть небольшой отверткой и снять, контролируя, чтобы лопасти ротора не выпали из корпуса.

Вытащить лопасти и положить на заранее подготовленные пронумерованные бумажки, чтобы ничего не перепутать во время сборки

Внимание! Запомнить положение лопастей в собранном виде. При установке в корпус закругленная часть этих лопастей должна быть повернута наружу.

Снять пластину и все детали находящиеся под ней.
Выбить вал, осторожно постукивая при этом отверткой.

Выпрессовать подшипник с вала насоса.

Поменять негодный подшипник на заранее подготовленный.

Проверить детали насосного агрегата на предмет дефектов и износа. Почистить поверхности от грязи и шероховатостей. Специалисты утверждают — простая чистка внутренних деталей уменьшает зазоры и позволяет продлить работу этого агрегата без замены каких-либо частей.

Сборку проделать в обратной последовательности. В обязательном порядке поменять сальник, уплотнительные кольца и шайбы на новые, приготовленные заранее.

Если починить насос ГУР своими руками для вас сложно или для этого нет времени, то возможна замена насоса гидроусилителя на новый. Это существенно сократит время ремонта.

Также смотрите видео по теме:

Назначение гидравлического рулевого усилителя

Назначение усилителя руля, по возможности максимально снизить прикладываемую силу пользователя к рулю. Кроме того, работа ГУР КамАЗ влияет на устойчивость при езде на малых скоростях. При быстром передвижении, что бы избежать возникновения аварийной ситуации, усилитель создает дополнительное сопротивление на руле. Это стабилизирует поездку по дороге и держит заданный курс.

Особенность усилителя руля на автомобиле КамАЗ-4310 и других моделях в том, что при поломке или выходе из строя механизма, управление машиной не теряется, а остаётся в рабочем состоянии. Единственный недостаток, пользователь вынужден крутить руль с большей силой при повороте транспортного средства.

Гидравлический усилитель руля КамАЗ-760:

Устройство и работа гидроусилителя руля — ГУР

Современные гидроусилители интегрируются в рулевой механизм своим исполнительным механизмом. А в качестве рабочей жидкости применяют трансмиссионное масло ATF.

На рисунке представлен реечный рулевой механизм с гидроусилителем. Расположение поршня гидроусилителя зависит от крепления тяг. Если тяги крепятся по бокам, поршень размещен посередине корпуса. Поршень может располагаться сбоку, если тяги крепятся к центральной части.

Насос гидроусилителя располагается на силовом агрегате и приводится в действие от ремня коленчатого вала. Насос ГУР предназначен для создания давления масла в системе и его циркуляции (простым языком для перекачивания масла из бачка в распределитель), с давлением от 50 до 10 атм.

Распределитель предназначен для распределения рабочей жидкости по системе (т.е. дозировано улучшает поворот управляемых колес в зависимости от усилия на руле). Распределители бывают роторные и осевые, которые отличаются движением золотника.

Осевой золотник — если золотник распределителя движется поступательно.

Роторный золотник – если золотник осуществляет вращательное движение.

В этом случае используют специальное мониторинговое устройство — торсион, который встраивается в разрез рулевого вала.

Гидроцилиндр – элемент гидроусилителя, который приводит в действие поршень со штоком, повышая давления масла в системе.

Соединительные шланги – предназначены для хода рабочей жидкости по системе.

Рабочая жидкость — масло, с помощью которого обеспечивается передача усилия к гидроцилиндру от насоса.

Бачок. Емкость с фильтром для хранения и очистки рабочей жидкости.

Как работает торсион

Если автомобиль движется прямо, никаких усилий к рулевому колесу прикладывать не надо, поэтому торсион не закручен, дозирующие каналы распределителя перекрыты, масло течет в бачок. Когда же автомобиль поворачивает, возникает сопротивление, сопротивление передается и торсион закручивается еще сильнее, пропорционально прикладываемому усилию к рулевому колесу. Золотник открывает дозирующие каналы, и масло начинает поступать в исполнительное устройство. Если рулевое колесо повернуто до упора, открываются предохранительные клапана, давление масла сбрасывается.

Устройство ГУР КамАЗ

Усилитель — набор деталей и механизмов, объединённых в замкнутую систему. Базой элемента являются:

Направляет струйки жидкости (смазки) в патрубки, каналы и полости ГУР.

Объёмный гидравлический двигатель возвратно-поступательного движения цилиндрической формы.

Изделие преобразует давление, образованное маслом в механическое действие поршней и стержней.

Рабочее тело, представляющее собой масло, заливаемое в ГУР КамАЗ. Смазка передаёт силу на цилиндр гидравлики от помпы. Так же материал предотвращает износ поверхностей, выполняя функцию смазки и уплотнителя.

Помпа гидравлического усилителя руля КамАЗ-65115 и др.

Механизм служит гарантом, поддерживающим необходимый для нормального функционирования системы уровень постоянного давления. Кроме того, помпа постоянно передвигает смазку по полостям и магистралям устройства.

Детали помогают соединить и замкнуть детали, механизмы, узлы в одно устройство.

Механизм контролирует действие системы, анализирует и распределяет усилия по рабочим направлениям.

Схема ГУРа КамАЗ:

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.

Работа гидроусилителя рулевого привода автомобиля ЗИЛ-4331:

a — нейтральное положение; б — перемещение золотника вправо; в — перемещение золотника влево; 1 и 7 — перепускные клапаны; 2 — сапун; 3 и 4 — сетчатые фильтры; 5 — коллектор; 6 — насос; 8 — предохранительный клапан; 9 и 10 — демпфирующие отверстия; 11 — калиброванное отверстие; 12 — шариковый клапан; 13 — реактивный плунжер; 14 — золотник; 15 — винт механизма рулевого управления; 16 — вал сошки; 17 — картер механизма рулевого управления.

Если водитель перестает поворачивать рулевое колесо, то прекращается и поворот управляемых колес, так как винт перестает вращаться и поступающая в картер механизма рулевого управления жидкость перемешает поршень-рейку с винтом и золотником в исходное среднее положение, при котором прекращается действие жидкости на поршень-рейку.В работе гидроусилителей автомобилей марок «ЗИЛ» и «КамАЗ» много общего, но конструкция гидроусилителя автомобилей марки «КамАЗ» имеет некоторые особенности. Распределитель расположен впереди углового редуктора. В центральном отверстии распределителя размещен золотник, вокруг которого в трех сквозных отверстиях расположено по два цилиндра с центрирующей пружиной между ними, а в трех глухих отверстиях расположено по одному плунжеру с пружиной. Наличие трех плунжеров в глухих отверстиях объясняется следующим. Жидкость, находящаяся в корпусе углового редуктора, действует на три торца реактивных плунжеров, находящихся в сквозных отверстиях, а также на кромку сечения винта по месту его уплотнения, а в полости слева под передней крышкой действуют лишь на торцы трех плунжеров. Чтобы обеспечить одинаковое реактивное усилие на рулевом колесе от давления жидкости при повороте как направо, так и налево со стороны углового редуктора расположены три дополнительных плунжера, общая площадь которых равна площади кромки сечения винта.В одном из плунжеров встроен обратный клапан, который при отказе гидросистемы соединяет между собой магистрали высокого и низкого давления, обеспечивая работу рулевого управления без усилителя. Предохранительный клапан соединяет магистрали нагнетания и слива при давлении жидкости свыше 8 МПа, предохраняя насос от перегрева, а детали от перегрузок. Размещение предохранительного клапана в отдельной бобышке облегчает его регулировку и ремонт.Отдельный гидроусилитель автомобиля МАЗ. Распределитель крепится к корпусу шаровых шарниров и силового цилиндра. Внутри корпуса распределителя имеются три кольцевых канавки: две крайние соединены между собой каналом и с магистралью нагнетания, средняя сообщает магистраль слива с бачком насоса. Две кольцевые канавки золотника соединяются каналами (Одна — с левой, другая — с правой стороны) с реактивными камерами, представляющими собой замкнутую полость. Шаровые пальцы сошки и продольной рулевой тяги закреплены в корпусе шаровых шарниров. Этот корпус фланцем скреплен с корпусом золотника. Шаровые пальцы зажаты пружинами между сферическими сухарями пробкой и регулировочной гайкой. Сухари удерживаются от вращения штифтами, а шаровые пальцы в сухарях могут поворачиваться в некоторых пределах. Внутри корпуса шаровых шарниров в осевом направлении может перемещаться стакан с закрепленным в нем шаровым пальцем сошки. Со стаканом перемещается и золотник, жестко соединенный с ним болтами. На корпус шаровых шарниров навернут силовой цилиндр, в котором помещен поршень со штоком. С одной стороны полость цилиндра закрыта пробкой, а с другой — крышкой. На конце штока имеется головка для его крепления в кронштейне рамы. Полости цилиндра, разделенные поршнем, соединены трубопроводами с каналами в корпусе распределителя, выходящими в полость между кольцевыми проточками.

Описание рулевого механизма

Рулевой механизм служит для увеличения усилия, приложенного водителем к рулевому колесу, и передачи его рулевому приводу. Рулевой механизм состоит из двух частей, соединенных карданным шарниром 8, что позволяет изменять положение рулевого колеса и колонки при жестко укрепленном картере 5. Картер рулевого механизма 5 крепится на основании кузова, а рулевая колонка удерживается двумя специальными тягами, прикрепленными к каркасу кузова. Рулевой вал 10 имеет шлицевое соединение с вилкой кардана и в осевом направлении поджимается пружиной. На шлицевое соединение наносят универсальную смазку (УС) в конце каждого сезона. На конусной части рулевого вала шпонкой 19 и гайкой 18 закреплено рулевое колесо 16. В ступице рулевого колеса расположена кнопка звукового сигнала 17. Сигнальные провода 15 проходят внутри полого рулевого вала 10, и концы их припаяны к контактным кольцам 14, по которым скользят щетки, установленные в контактном устройстве 13 на трубе рулевой колонки 9. Верхний подшипник рулевого вала заполняется универсальной смазкой (УС) через каждые 1500 км пробега.

Винт 7 и гайка-рейка 28, находящиеся в зацеплении с зубчатым сектором вала 26, составляют рабочую пару. При правильной установке сектора 26 относительно гайки-рейки 28 угол поворота сошки в каждую сторону от среднего положения должен быть не менее 38″. Среднее положение определяют совпадением меток на торце вала сектора 26 и на картере рулевого механизма. Полный угол поворота сошки соответствует пяти оборотам рулевого колеса.

Регулировку подшипников 4 винта 7 производят в следующем порядке. Ставят колеса в положение езды в прямом направлении, сливают масло из картера рулевого механизма, отсоединяют вилку кардана 8 от винта 7 рулевого механизма и сошку от продольной тяги. Покачивая сошку рукой, определяют, есть ли зазор в подшипниках. При наличии зазора нужно отвернуть болты стопорной шайбы 1, снять ее со штифта 2 регулировочной гайки и вращать регулировочную гайку 3 по часовой стрелке до полного устранения зазора в подшипниках 4. После восстановления натяга подшипников нужно снять с помощью съемника сошку, вынуть сектор, соединить вилку кардана с винтом руля и проверить усилие, необходимое для поворота рулевого колеса. При правильно отрегулированных подшипниках усилие, необходимое для поворота рулевого колеса, должно быть в пределах 0,3-0,6 кгс. Затем устанавливают в обратном порядке стопорную шайбу, регулировочную гайку, сектор и сошку.

Зацепление сектора 26 и гайки-рейки 28 регулируют после регулировки подшипников. Величину осевого перемещения вала 27 сектора определяют индикатором, покачивая сошку рукой. Если осевое перемещение превышает 0,2 мм, то регулировку зацепления проводят в следующем порядке. Отвернув контргайку 24 регулировочного винта 23, вращают регулировочный винт по часовой стрелке до тех пор, пока зазор в зацеплении не станет равным нулю. Измеряя пружинным динамометром усилие на ободе рулевого колеса, доводят его, завинчивая регулировочный винт, до 1-1,5 кгс. Законтрив регулировочный винт, соединяют сошку с рулевой тягой.

Свободный ход рулевого колеса при отрегулированном рулевом механизме не должен превышать в среднем положении 8° (0,14 рад). Браковочный размер для эксплуатации 25°. Проверять свободный ход рулевого колеса необходимо при работающем гидронасосе, так как иначе предусмотренный люфт шарового пальца в корпусе распределителя не позволит установить действительную величину свободного хода рулевого колеса.

В картер рулевого механизма заливают масло МТ-16П; проверять и добавлять его следует через 1500 км пробега, заменять — через 6000 км. Игольчатые подшипники карданного шарнира летом смазывают трансмиссионным маслом. В зимнее время в масло добавляют 20% дизельного топлива.

Назначение и особенности конструкции

Гидроусилитель руля предназначается не только для облегчения водителю управления машиной при маневрах на дороге, но и для того, чтобы смягчались удары от неровностей и поврежденного дорожного покрытия

Особенно важно, что гидроусилитель значительно снижает вероятность аварии при разрыве шины, в первую очередь на передних колесах

ГУР — это закрытая гидросистема, в состав которой входят:

бачок, в который заправляют гидравлическую жидкость;
регулятор давления;
управляющий золотник;
насос;
силовой цилиндр.

Основной агрегат конструкции гидроусилителя — насос. Он обеспечивает перекачку жидкости из бачка в трубопроводы и ее дальнейшее движение под большим давлением по кольцу. Тип применяемых механизмов — шиберные или пластинчатые агрегаты. Они имеют достаточный уровень КПД и небольшой износ рабочих поверхностей. В то же время у них есть слабое звено, возможен выход из строя подшипника, из-за чего нужен ремонт насоса гидроусилителя.

Рабочее давление в насосах этого типа, предназначенных для системы ГУР, высокое, по максимуму в пределах 150 бар. В движение такой агрегат приводится ремнем, который крутит одновременно генератор и помпу.

Зазоры, которые установлены на заводе при сборке, должны сохраняться в промежутке 0,005—0,01 мм. Если зазор будет увеличиваться и станет превышать допустимый на 0,01 мм, тогда возможно падение давления в системе на малых оборотах, это ощущается на руле, как увеличение нагрузки или языком профессионалов — «тугой» руль.

Карданный вал

Карданный вал КамАЗ имеет два шарнира. Карданный шарнир состоит из игольчатых подшипников 4, установленных в вилки и закрепленных стопорными кольцами 2, и крестовины 3, вставленной в подшипники. В каждый игольчатый подшипник при сборке заложено 1,0—1,2 г смазки 158 (ТУ 38-101-320—77), и ее не требуется пополнять в процессе эксплуатации. Резиновые кольца 5 предотвращают попадание грязи в шарнирное соединение.

Карданный вал имеет скользящее шлицевое соединение, обеспечивающее возможность изменения расстояния между шарнирами при перемещениях кабины. Шлицы перед сборкой смазывают тонким слоем, а во втулку закладывают 28—32 г смазки, указанной выше. Уплотнительные кольца 5 служат для удержания смазки и предохранения соединения от загрязнения.

Вилки карданного вала прикреплены к валу колонки рулевого управления и валу ведущей шестерни угловой передачи клиньями.

Рис. 87. Карданный вал рулевого управления КамАЗ:

1 — вилка; 2 и 9 — упорные кольца; 3 — крестовина; 4 — игольчатый подшипник; 5 и 8 — уплотнительные кольца; 5 — вилка со шлицевым стержнем; 7 — обойма уплотнительного кольца; 10 — вилка со шлицевой втулкой.

Типы и устройство насосов, используемых в гидроусилителях

В настоящее время наибольшее распространение получили лопастные (пластинчатые или шиберные) насосы двойного действия (в маркировке насосов отечественного производства обычно присутствуют буквы «Л» или «Ш»). Такие насосы наилучшим образом работают с вязкой несжимаемой жидкостью, обладают высокой производительностью и надежностью, и при всем этом имеют довольно простое устройство.

Основу насоса составляют три компонента — ротор с подвижными пластинами, статор и распределительный диск. Ротор вставлен внутрь овального отверстия статора, и вся эта конструкция устанавливается на герметичный корпус или крышку корпуса насоса. С противоположной стороны ротор и статор закрыты распределительной пластиной с расположенными особым образом окнами. Ротор насажен на вал, через подшипники установленный в корпусе, снаружи насоса вал заканчивается шкивом или шестерней. Пакет из корпуса, статора и крышки стягивается четырьмя болтами.

В насосе присутствует ряд дополнительных компонентов — несколько клапанов (перепускной, предохранительный или нагнетательный), датчики, сальники и уплотнительные кольца, штуцеры, патрубки и т.д.

Необходимо отметить, что сегодня существует два типа насосов ГУР, отличных компоновкой и размещением масляного бачка:

С бачком, установленным на насосе;
С вынесенным бачком (ставится в моторном отсеке).

В грузовых автомобилях КАМАЗ, ГАЗ, ЗиЛ и других широко используются насосы ГУР, интегрированные с бачком. Но сегодня больше распространены насосы с вынесенным бачком, что обусловлено удобством компоновки агрегатов на двигателе и в моторном отсеке, а также удобством обслуживания гидроусилителя.

Конструкция насоса лопастного типа

Популярность этой конструкции объясняется высоким КПД такого насоса. Привод насоса всегда ременный от шкива коленчатого вала. Для удобства привода, крепление насоса осуществляется к блоку цилиндров двигателя.

Внутренняя поверхность его корпуса имеет сложную форму. В роторе такого насоса делают параллельно его продольной оси несколько прорезей, в которые вставляются лопасти. При вращении привода насоса лопасти под действием центробежной силы частично выходят из пазов и, касаясь внутренней поверхности корпуса, образуют замкнутые камеры. Форма внутренней поверхности корпуса сделана таким образом, что при вращении ротора объем между двумя соседними лопастями и корпусом уменьшается, сжимая заключенную между ними жидкость. Поэтому когда между лопастями оказывается отверстие выхода насоса, масло под давлением устремляется в него. Всасывание масла происходит с точностью до наоборот. На другом участке внутренней поверхности корпуса между лопастями создается разрежение, а когда между ними оказывается вход, масло всасывается в камеру.

Удаление воздуха из системы

Прокачку системы опишем на примере автомобиля Газ 3110:

Повернуть рулевое колесо из среднего положения до конца влево и вправо от 5 до 10 раз.
Если масло из системы сливалось полностью, вывернуть клапан из крышки рулевого редуктора. Повернуть рулевое колесо влево и вправо 3-4 раза. Установить клапан на место, долить масло.
Установить руль в среднее положение. Запустить мотор на 10-15 сек. Руль вращать не нужно. Заглушить мотор, долить масло.

Запустить мотор, плавно повернуть руль несколько раз влево и вправо, не задерживая его в крайних точках. После того как в бачок перестанут выходить воздушные пузырьки заглушить мотор и долить масло. На этом операцию удаления воздуха можно считать успешно завершенной.