Насос гидроусилителя руля: сила для комфортного управления

В каждом современном автомобиле обязательно есть гидроусилитель руля. Давление рабочей жидкости для работы ГУР создается специальным насосом — о назначении насоса гидроусилителя, существующих сегодня типах насосов, их устройстве и работе, а также о техническом обслуживании и ремонте читайте в статье.

Общее устройство гидроусилителя руля

В любом современном автомобиле и колесном тракторе обязательно присутствует система, которая многократно облегчает труд водителя — гидроусилитель руля (ГУР). Усилитель, встроенный непосредственно в рулевое управление, позволяет водителю тратить меньше сил при повороте руля, повышает управляемость и безопасность транспортного средства в любых условиях.

Устройство ГУР зависит от его типа, в настоящее время можно выделить три основных типа гидроусилителей:

• ГУР с раздельным рулевым механизмом и силовым гидравлическим элементом;
• ГУР с совмещенным рулевым механизмом и силовым гидравлическим элементом;
• Реечный ГУР, совмещенный с тягами рулевого привода.

В гидроусилитель с раздельным рулевым механизмом и силовым элементом входит насос, распределительное устройство, силовой гидравлический цилиндр, бачок для рабочей жидкости, система трубопроводов и некоторые вспомогательные элементы. В этом случае силовой цилиндр соединяется с рулевым приводом или непосредственно с колесами, а в штатное рулевое управление вносятся незначительные изменения.

В гидроусилитель с совмещенным рулевым механизмом и силовым элементом входит рулевой механизм с интегрированным распределительным устройством и гидроцилиндром, насос, бачок, трубопроводы и дополнительные элементы. Как и в первом случае, рулевое усилие передается на рулевой привод с помощью дополнительной тяги.

Реечные ГУР — это дальнейшее развитие гидроусилителей с совмещенным рулевым механизмом и силовым элементом. В состав рейки входят поперечные рулевые тяги, а в качестве редуктора используется пара "шестерня-рейка" (откуда данный механизм и получил название). Обычно рейки используются на переднеприводных легковых автомобилях, хотя в последние годы эти механизмы все чаще ставятся на коммерческие грузовики и микроавтобусы.

Во всех этих типах ГУР используются принципиально одинаковые насосы, о которых нужно рассказать подробнее.

Назначение и место насоса в системе ГУР

В системе гидроусилителя в качестве рабочей жидкости используется масло, которое подается к исполнительному механизму под давлением. Насос ГУР как раз и необходим для создания рабочего давления масла в системе.

Насос ГУР устанавливается на силовой агрегат транспортного средства, для чего предусмотрен специальный кронштейн или привалочная поверхность. Привод насоса осуществляется от коленчатого вала двигателя, привод может быть одного из двух типов:

• Клиноременная передача;
• Шестеренчатая передача.

Клиноременный привод в свою очередь бывает трех видов:

• Один клиновый ремень;
• Сдвоенный клиновый ремень;
• Поликлиновый ремень.

Привод с помощью одного клинового ремня сегодня применяется нечасто, его можно встретить на автомобилях ГАЗель, ВАЗ-2121 и т.д. Привод сдвоенным ремнем чаще используется в отечественных грузовых автомобилях. Поликлиновый ремень применяется на легковых автомобилях, микроавтобусах и коммерческих грузовиках.

Шестеренчатый привод насоса ГУР применяется на грузовиках. Он более сложен, так как двигатель должен изначально разрабатываться под определенный тип насоса. Привод насоса в этом случае тоже осуществляется от коленчатого вала, однако непосредственно крутящий момент на шестерню насоса передается от одной из шестерен привода агрегатов двигателя.

Несмотря на разнообразие насосов, все они имеют принципиально одинаковое устройство.

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.

Принцип работы насоса ГУР

Работает лопастной насос довольно просто. Ротор, вставленный в статор с овальным отверстием, образует две замкнутых серповидных полости, в которые выходят под два окна — через одно из них масло подается из бачка, а через другое оно под давлением выходит в систему. Лопасти (шиберы) установлены в ротор с некоторым зазором (без натяга), поэтому могут свободно перемещаться по пазам ротора вверх и вниз.

При вращении ротора лопасти под действием центробежной силы выдвигаются из своих пазов и упираются в статор, в результате чего между лопастями образуется ряд герметичных полостей. Так как статор имеет овальную форму, то при вращении ротора объем полостей постоянно изменяется — именно на этом и основа принцип действия насоса.

Окно подачи масла на ротор расположено на участке расширения полости статора, здесь оно захватывается расширяющейся полостью между двумя соседними пластинами. Поступление масла в полости обеспечивается их расширением — при увеличении объема образуется разрежение воздуха, в результате которого масло засасывается в полость, полностью заполняя ее. Этот же эффект обеспечивает и поступление нового масла из бачка в насос.

При дальнейшем движении полость с маслом покидает впускное окно и становится герметичным. Но вскоре начинается сужающийся участок статора, на котором лопатки вжимаются в ротор и объем полости уменьшается. Так как полость герметична, масло сжимается, а его давление растет. В определенный момент полость подходит к выпускному окну, и масло под давлением уходит через него в систему. Некоторая часть масла под давлением подается в пазы лопастей ротора, чем обеспечивается более надежный прижим лопастей к стенкам статора.

Так как отверстие в статоре имеет овальную форму, то серповидные полости образуются с двух сторон от ротора, и в каждой из них происходят описанные выше процессы. Именно поэтому насосы такой конструкции названы насосами двухстороннего действия.

Выпуск масла из насоса осуществляется через калиброванное отверстие, имеющее ограниченную пропускную способность. При увеличении частоты вращения коленчатого вала производительность насоса ГУР возрастает, однако все масло не успевает выйти через калиброванное отверстие, оно по каналу поступает к перепускному клапану, при достижении критического давления клапан открывается и направляет масло либо на впуск насоса, либо в бачок. Это предотвращает неконтролируемый рост давления в системе на высоких оборотах мотора.

Однако давление может возрастать не только из-за роста частоты двигателя, но и по другим причинам — из-за различных засорений или поломок. При чрезмерном росте давления в насосе открывается предохранительный клапан, который также отводит рабочую жидкость на впуск насоса или в бачок. В современных насосах для управления клапанами зачастую используются датчики и электрические приводы.

Вопросы обслуживания и ремонта насосов ГУР

Насос ГУР нуждается в минимальном обслуживании — необходимо следить за появлением утечек, креплением насоса и натяжением его ремня. Обычно насос служит несколько сотен тысяч км пробега и требует вмешательства только при появлении неисправностей.

Наиболее часто в насосе возникают следующие неисправности: износ подшипников, ротора и лопастей, залипание или полная потеря работоспособности клапанов, износ уплотнителей. Все это проявляется ухудшением работы усилителя, а износ деталей выдает себя стуками и повышенным шумом. Также для насоса вредно понижение уровня масла и завоздушивание системы, это тоже проявляется повышенным шумом.

Неисправный насос ГУР, особенно с износом деталей, проще всего заменить в сборе, а большинство современных насосов и вовсе не предусматривают разборки и ремонта. После замены насоса обязательно производится удаление воздуха из системы, и после несложной регулировки ГУР начинает нормально работать.