Борьба за повышение комфорта при управлении автомобиля ведется с момента его изобретения. Сначала поворот руля облегчался путем увеличения размеров самой баранки и за счет внедрения шестерёнчатой передачи. Затем появились гидравлические усилители (ГУР), а в последнее время приводы – помощники стали электрическими (ЭУР). Чтобы понять разницу между ними, стоит изучить принцип работы электроусилителя руля.
Принцип действия ЭУР
Электрический узел, чья задача – облегчить вращение рулевого колеса, состоит из следующих элементов:
- электродвигатель асинхронного типа;
- механический привод, соединяющий его с рулевым механизмом авто;
- собственный блок управления с датчиками.
В малолитражках, где требуется небольшое усилие для поворота колес, блок ЭУР небольших размеров устанавливается под приборной панелью. В автомобилях среднего класса электроусилитель руля под торпедо уже не поместится, а потому выносится в подкапотное пространство. В обоих случаях привод электродвигателя связан с валом рулевой колонки.
При управлении легковыми автомобилями больших размеров и тяжелыми внедорожниками нужно развивать большее усилие, чтобы поворачивать колеса. Поэтому в них задействован привод ЭУР, работающий напрямую с рулевой рейкой. Независимо от места расположения электродвигателя и его подключения к механизму, принцип работы электроусилителя руля остается неизменным. Он заключается в автоматическом включении электропривода и передаче дополнительного усилия на механизм при повороте водителем рулевого колеса. Величина крутящего момента, создаваемого усилителем, зависит от трех параметров:
- Угла поворота. Он измеряется датчиком, встроенным в рулевую колонку.
- Усилия на руле. Определяется специальным датчиком в виде скручивающегося торсиона, имеющего механическую связь с валом. Чем сильнее скручивается торсион, тем большее усилие развивает двигатель.
- Скорости движения. Эта информация поступает от контроллера, а он ее берет от датчика скорости.
Основываясь на этих показаниях, электронный блок управляет электроприводом в соответствии с ситуацией. При малой скорости движения, сильном скручивании торсиона и большом угле поворота (режим парковки или разворота) агрегат усилителя выдает максимальную мощность. Во время движения по прямой особой помощи водителю не требуется, потому ЭУР подключается минимально .
О дополнительных функциях электроусилителей
Устройство электроусилителя руля задумано таким образом, чтобы при необходимости электродвигатель мог поворачивать колеса автомобиля как одновременно с водителем, так и самостоятельно. Это дает простор для реализации дополнительных функций:
- автоматическое «подруливание» с целью удержания машины на прямой траектории;
- возврат колес в прямое положение после совершения маневра, ЭУР может это делать, когда водитель отпускает баранку после выполнения поворота;
- создание «тяжести» на рулевом колесе при разных режимах движения, чтобы сделать руль информативнее;
- выполнять автоматическую парковку без участия водителя.
В то же время ЭУР не препятствует прямому управлению колесами при заглушенном двигателе или поломке, механическая связь между ними и баранкой сохраняется.
Плюсы и минусы системы ЭУР
Электроусилители при работе развивают слабый крутящий момент по сравнению с тем, как работает усилитель гидравлический. Из-за этого их применяют только на легковых авто , грузовые по-прежнему оснащаются гидравликой. Это единственный существенный недостаток систем ЭУР среди множества достоинств:
- Благодаря электроприводу такие усилители довольно надежны и практически не нуждаются в обслуживании.
- Простота. Нет никаких ремней, насосов и гидравлических жидкостей.
- Снижение расхода бензина до 200 грамм на 100 км по сравнению с усилением от ГУР, поскольку ЭУР не отнимает энергию силового агрегата через ременную передачу.
- Возможность менять настройки и величину усиления в разных режимах езды.
К плюсам электроусилителей можно прибавить и компактность, потому что все элементы размещены в одном блоке. Но и в случае поломки менять придется весь блок, что обойдется недешево.
Мода на оснащение автомобилей различной электроникой не обошла стороной и рулевое управление.
Таким образом появился ЭРУ, который во многом обгоняет гидроусилитель по уровню безопасности, точности в управлении, бюджетности и удобству.
Принцип работы
Вся система включает в себя следящий привод, электродвижок, датчики момента и угла поворота руля, блок управления. В качестве опции может устанавливаться и датчик скорости поворота руля. В зависимости от конкретного типа авто, строение следящего привода может быть разным, но об этом расскажем чуть позже. Электродвигатель устанавливается современный, бесщеточный. Датчик момента являет собой базу всей системы. В рулевой вал монтируется торсион. Компоненты датчика ставятся на концах вала. Принцип его действия также может быть разнообразным.
Во время поворота руля происходит закручивание торсионного вала. И чем больше усиление, тем сильнее затягивается торсион. Вся эта информация передается через датчик крутящего момента в блок управления. Последний считывает и анализирует данные, сравнивает их с данными других датчиков и рассчитывает усилие, которое нужно приложить, дабы помочь водителю развернуть колеса. Электродвигатель получает команду и начинает действовать либо на рулевую рейку, либо на вал рулевой колонки.
Строение конструкции
Вариантов строения электроусилителя много, поэтому для наглядности рассмотрим продукцию лидера в этом производстве, в лице компании ZF - электроусилитель марки Servolectric. ЭУР подбирается и «ставится» с учетом конкретного типа автомобиля. На миниатюрных легковушках электроусилитель ставится на рулевой вал, среди авто второго класса передача вспомогательного усиления происходит через установленную шестерню, а в случае с легкими коммерческими автомобилями и внедорожниками отмечается использование параллельноосевой конструкции.
Так как легковым автомобилям большое воздействие от ЭУРа не требуется, следящий привод и электродвижок на такие машины устанавливаются настолько миниатюрные, что все оборудование без проблем помещается под рулем в самом салоне авто. Вместе с этим, там же размещаются и все датчики. Такое расположение очень удачно даже потому, что вся конструкция качественно оберегается от воздействия высоких температур и загрязнения.
Среднеразмерные авто оснащаются электроусилителем с парой шестерней. Через одну из них на рейку поступает усиление от руля, а через вторую дополнительное усиление от электрического мотора.
Дабы создать большее усиление, используется параллельноосевая конструкция. Здесь, для придания линейного движения ролевой рейке задействуется зубчатоременчатый привод и специальный механизм.
Вне зависимости от того, какой принцип конструкции использовался, в случае неисправности водитель сможет и дальше безопасно перемещаться на своем автомобиле, благодаря присутствию прямого механического контакта между колесом и рулем.
Возможности и сильные стороны
Основная сильная сторона электроусилитея в сравнении с ГУРом заключается в надежности и экономичности первого. Такая конструкция не отнимает энергию у двигателя, и только это позволяет экономить на топливе порядка 0,4-0,8 литров на каждые 100 км (конкретный показатель зависит от режима движения). Как следствие, падает количество вредных выбросов, от 10 до 20 г/км.
Электроусилитель подключается только в моменты поворота руля, во время прямого движения энергии он не потребляет. Конструкция ЭУРа компактнее и занимает гораздо меньше места по сравнению с гидроусилителем, а также он не требует обслуживания.
Работа ЭУР происходит тише и стоимость его намного ниже, но в то же время в случае его поломки ремонтные работы обойдутся дороже. Высокая стоимость обусловлена тем, что в случае неисправности недееспособные узлы нужно менять целиком.
ЭУР можно настраивать в зависимости от вида ТС и конкретных условий движения. Водитель с помощью кнопки на панели имеет возможность отключить устройство от датчика скорости, что обеспечит «легкость» руля и, как следствие, комфортное передвижение в условиях города.
Одну и туже модель ЭУРа можно с помощью программы настроить под разные модели авто. Электроусилитель имеет возможность возвращать руль в «ноль», а также автоматически удерживать колеса в среднем положении (например, в случае разного давления в шинах).
Сообщение ЭУР с другими электронными системами в транспортном средстве позволяет использовать первый:
- В качестве вспомогательного «инструмента» при парковке.
- Для удержания транспортного средства на полосе движения.
- Для стабилизации авто, например, в случаях резкого объезда неожиданно появившегося препятствия.
Детально разберем устройство электроусилителя руля (ЭУР), как наиболее продвинутого представителя рулевой системы автомобиля. Выясним чем отличается от электроусилителя и раскроем перспективу развития этих рулевых помощников водителя.
Как и «гидрач» (ГУР), ЭУР (электроусилитель) создан для того, чтобы создавать дополнительное усилие на рулевой механизм, тем самым облегчая для водителя процесс управления автомобилем.
О первом типе усилителей уже , напомним лишь, что его главным элементом является гидроцилиндр, на который действует специальная рабочая жидкость, накачиваемая насосом.
Гидроусилители имеют уже достаточно долгую историю, чего не скажешь об электроусилителях, которые появились на арене автопрома сравнительно недавно. Несмотря на это, по мнению экспертов, ЭУРы через пару лет полностью вытеснят из недр легковых машин «гидрачи».
«Неужели они такие классные?» — спросите вы. Давайте разберёмся что к чему.
Устройство электроусилителя руля: где искать и как работает
Устройство электроусилителя руля довольно простое, его центровым элементом выступает электродвигатель, как правило, асинхронного типа. В зависимости от того, где установлен моторчик, различают такие схемы этого узла:
- с расположением на валу рулевого колеса;
- с расположением на рейке рулевого механизма.
Первый вариант характерен для небольших автомобилей, например для малолитражек и прочих компактных легковушек. Им и так не нужно большое усилие на руле, поэтому усилитель имеет компактные размеры и может находиться прямо под баранкой в салоне.
С более массивными авто такой фокус не пройдёт, и у них ЭУР приводит в движение рулевую рейку при помощи дополнительной шестерни или шарико-винтового механизма.
Принцип работы электроусилителя основывается на слаженном взаимодействии трёх компонентов:
- входных датчиков;
- электронного блока управления;
- исполнительного устройства.
Для того чтобы ЭУР работал правильно ему нужно знать как и куда поворачивается руль, какая скорость у машины и в каком режиме функционирует двигатель.
Этой информацией блок управления снабжают соответствующие датчики. В зависимости от полученных данных, он выдаёт команду исполнительному устройству коим и является электромотор ЭУР.
Кстати, с появлением электроусилителей у инженеров просто таки открылось второе дыхание. Так, к примеру, эти устройства позволили внедрить системы автоматической парковки, расширить функционал систем , аварийного управления, удержания полосы движения авто и прочие новомодные интеллектуальные технологии.
ГУР и ЭУР: кто же лучше?
Время вернуться к основному вопросу, озвученному в начале статьи: гидро- или электроусилитель руля, что лучше? Одним из главных преимуществ ЭУРа является его экономичность: в отличие от ГУР ему ненужно отбирать мощность от двигателя автомобиля (напомним, насос гидроусилителя связан приводом с коленвалом).
В дополнение к этому электроусилитель включается только тогда, когда мы поворачиваем руль, что тоже неплохо для энергосистемы машины.
Также немаловажен малый вес и компактность этих устройств. Ну и, конечно же, интеллектуальный потенциал ЭУР, о котором мы уже вспоминали – на его базе легко создаются автоматические системы управления, ассистирующие устройства, а также другие и перспективные беспилотные решения.
Но так ли плох гидроусилитель? Конечно же, нет. Во-первых, для тяжёлой и грузовой техники создать ЭУР достаточной мощности сложно, поэтому «гидрачи» в этом случае незаменимы. Во-вторых, его ремонт обойдётся дешевле, чем ремонт электроусилителя.
В целом же, как мы видим, электроусилители превосходят по ряду ключевых параметров своих собратьев с гидросистемой, из-за чего тотальный переход легковушек с одно вида усилителей на другой – всего лишь дело времени.
На этом, дорогие наши читатели и подписчики, мы завершаем сегодняшний рассказ.
Изучайте автомобили вместе с нами! До новых встреч!
Последняя модель Калины
На автомобилях Лада Калина устанавливается электроусилитель руля. Его конструкция очень простая, состоит из одного блока, поэтому даже на машину комплектации «стандарт» ЭУР ставится без особых проблем. В его составе нет жидкости, а значит, он прост в обслуживании. Но стоит обратить внимание на опыт зарубежных производителей, которые стараются не устанавливать ЭУР в свои автомобили. У данного механизма есть особенность: он может работать как на малой, так и на большой скорости. Второй вариант нежелателен, поскольку малейшее движение рулем может вызвать вынос машины в кювет или на обочину.
Схема электроусилителя руля Лада предусматривает работу механизма на разных скоростях, и при движении он то функционирует, то отключается. Неисправность заключается в том, что ЭУР останавливается в одном каком-то состоянии. Запрещено пользоваться автомобилем до устранения поломки. О проблеме оповестит желтая лампа на приборной панели. На ней изображены восклицательный знак и руль. Если неисправность кроется в блоке ЭУР, а устранить ее нет возможности, следует вынуть предохранитель, который отвечает за работу электроусилителя. Следует учитывать, что ЭМУР может отказать не только на старых, но и на новых Калинах, которые не успели пройти обкатку.
Причины поломки ЭУР
Вот этот полезный узел авто
Основная причина неисправности кроется непосредственно в электроусилителе. Когда включается зажигание, происходит самодиагностика системы, которую механизм не проходит. В итоге ЭУР попросту отключается, а это сказывается на удобстве управления автомобилем. Ремонт устройства может обойтись в копеечку, поэтому если авто еще на гарантии, лучше провести обслуживание у дилера. Если полностью отказал усилитель, следует отключить питание. В таком случае крутящий момент будет принимать рулевая рейка в обход электромеханического усилителя.
Еще одна часто возникающая неисправность — это поломка датчика скорости. За функционирование электроусилителя на разных скоростях отвечает именно этот датчик. ЭУР работает на полную мощность лишь при движении на очень маленькой скорости. При ускорении происходит уменьшение усилия, создаваемого усилителем на рейку. Ответственность за такой алгоритм работы несет датчик скорости. Самостоятельно заменить его несложно, поэтому ремонт обойдется в небольшую сумму.
Если скорость больше, то ЭМУР работает меньше, так как он и не нужен. По этой причине на Калине с электроусилителем руля управление на высокой скорости такое же, как и в модели комплектации «стандарт» без данного устройства. При выходе из строя датчика скорости, подключенного к спидометру, блок управления электроусилителем получает неправильные данные. В результате ЭУР выключается, а на приборной панели водитель видит желтый индикатор, оповещающий об ошибке в электроусилителе.
Но можно избежать неожиданного ремонта и отказа системы. Достаточно своевременно проходить диагностику. Она покажет все проблемы, которые присутствуют в узлах автомобиля. Это самый простой и верный способ избавиться от неполадок. При поломке ЭУР придется снимать его и проводить ремонт или замену. Демонтируется он с рулевой колонкой. Для этого потребуются ключ на 13, крестовая и плоская отвертки.
Перед началом демонтажа необходимо установить колеса в прямом положении и снять минусовую клемму с АКБ.
Демонтаж электроусилителя
Первым делом следует избавиться от подрулевых переключателей. После этого отсоедините все колодки с проводами от приборной панели. При необходимости демонтажа замка зажигания нужно выкрутить 3 самореза с помощью крестовой отвертки. Далее снимается нижняя поперечина приборной панели. После этого нажимаете на фиксаторы колодок жгутов проводов и отключаете их от блока управления ЭМУР. И только теперь можно отключить колодку непосредственно от подрулевых переключателей.
Как расположен агрегат в автомобиле
Кронштейн крепится при помощи 4 гаек, которые нужно выкрутить. После этого вся рулевая колонка аккуратно опускается на пол. Найдите болт крепления кардана к валу рулевого механизма. Выкрутите его ключом на 13, при этом аналогичным удерживайте гайку от проворачивания. Болт извлекается, а клеммное соединение разжимается крепкой плоской отверткой. Аккуратно извлекается промежуточный вал. Рекомендуется помечать маркером расположение валов и шестерен относительно друг друга. Далее проводится необходимый ремонт электроусилителя руля и начинается сборка узла.
Старайтесь во время демонтажа не повредить проводку. Отмечайте расположение валов и шестерен как можно точнее, чтобы впоследствии не возникло неудобств при вращении руля. Установка ЭУР проводится при помощи тех же инструментов, только в обратной последовательности. Самое главное — это совместить все метки на валах. Не окажется лишней и помощь напарника.
Заранее поставьте нижний шарнир на вал-шестерню. Сначала соедините промежуточный кардан непосредственно с валом рулевого механизма, затем при помощи ключа с головкой на 13 выкрутите гайку, предназначенную для стяжки промежуточного вала. Болт извлеките и аккуратно отсоедините верхний шарнир от нижнего. Первым делом устанавливается нижний шарнир, после чего вал проворачивается до расположения отверстия в верхнем шарнире под болт в нижней части вала. Теперь осталось только соединить шарниры и стянуть болтом. После этого подключите колодки проводов и установите облицовочные панели.
Ошибка ЭУР на приборной панели
О неисправности ЭУР подаст сигнал бортовой компьютер
Обладатели автомобиля Калина с установленным электроусилителем руля наслаждаются приятным и удобным управлением, но рискуют столкнуться с проблемой — загоревшейся лампой «Ошибка ЭУР». Причиной этого может быть как полный отказ системы, так и неправильная ее работа. Стоит отметить, что датчик светится желтым цветом, а не красным. Это означает, что можно эксплуатировать авто и без работающего электроусилителя руля Лада Калина, соблюдая некоторые меры предосторожности.
Большее усилие к рулю придется прикладывать, если отключить ЭМУР полностью. Сделать это достаточно просто, вынув предохранитель, отвечающий за питание блока управления. Если не работает усилитель руля или в его поведении наблюдаются какие-то непонятные явления, лучше извлечь предохранитель и пройти полную диагностику систем автомобиля, которая покажет причину поломки. Ездить без электроусилителя может оказаться непросто. С непривычки руль кажется слишком тугим, но на деле он такой же, как и на Калине комплектации «стандарт».
Причины для отказа ЭМУР две: неисправность датчика скорости или поломка в блоке управления. Первая проблема решается очень быстро, это можно сделать даже в условиях гаража. Во втором случае придется снимать блок управления и для установки нового обращаться к опытному электрику. В случае действия гарантии необходимо показать автомобиль специалистам в автосервисе.
Если все же хочется снять и установить блок управления самостоятельно, из инструментов потребуется лишь крестовая отвертка. Сначала демонтируются все пластиковые панели под рулем, чтобы облегчить доступ к блоку. И не забывайте о том, что аккумулятор следует отключать, это позволит избежать проблем с электропроводкой. Пластиковая накладка, которая находится в нижней части панели, крепится тремя болтами. Их необходимо выкрутить, а накладку снять.
Вид на сам блок управления открывается после демонтажа накладки. Все штекеры необходимо отсоединить от блока управления ЭМУР. Сам блок крепится при помощи двух болтов. Выкрутите их и аккуратно потяните короб вниз, чтобы ничего не повредить. Помните, что блок еще держится на пластинке. Короб должен оказаться чуть выше педалей. Лишь после этого нужно выкрутить три болта, которыми блок управления притянут к пластине. Теперь останется только прикрутить на пластину новый блок управления и аккуратно установить все в обратной последовательности. Двумя болтами крепите короб, затем соединяете все штекеры, после чего можно приступать к сборке облицовочных панелей.
Современному водителю трудно представить, что еще несколько десятилетий назад транспортные средства не были оборудованы усилителями руля. Данное оборудование начали массово устанавливать на легковые машины только в 1952 году. Сегодня наибольшей популярностью пользуются два типа систем, снижающих управляющее усилие: гидроусилители (ГУР) и электроусилители (ЭУР), однако мало кто знает, чем отличается электроусилитель от гидроусилителя руля.
ГУР и ЭУР выполняют одни и те же задачи, а именно:
- делают процесс управления транспортным средством легким и комфортным,
- снижают силу ударов, которые передаются на рулевое колесо в процессе езды по плохому дорожному покрытию,
- повышают уровень активной безопасности машины.
Как работает ГУР
ГУР – это сложный и хорошо продуманный механизм. Для того чтобы понять принцип его работы, нужно разобраться в следующих вопросах: какие элементы входят в его состав и как они работают.
- Насос, соединенный с бачком для масла. Его задача заключается в создании и поддержании определенного давления в системе.
- Регулятор (распределитель) давления, заставляющий масло поступать в тот или иной отдел силового гидроцилиндра.
- Силовой гидроцилиндр, вращающий шток поршня под действием давления масла.
- Масляные магистрали, по которым непрерывно циркулирует жидкость.
Все время, пока транспортное средство едет по прямой дороге, жидкость гидроусилителя находится в резервуаре, который соединен с насосом. После того как водитель начинает вращать рулевое колесо, насос перекачивает жидкость в гидроцилиндр, который под действием возрастающего давления перемещает поршень, существенно уменьшая величину усилия, необходимого для поворота руля.
Как работает ЭУР
Для работы электроусилителя необходимо слаженное взаимодействие целого ряда механизмов, функционирующих под контролем ЭБУ и двух измерительных преобразователей (датчиков), фиксирующих углы поворотов и величину крутящего момента двигателя. Во время вращения руля информация о величине крутящего усилия фиксируется и обрабатывается датчиком, который посылает ее на электронный блок управления. В свою очередь ЭБУ, исходя из полученных данных, рассчитывает величину тока, которая будет подаваться на электрический мотор для обеспечения легкого и комфортного вращения рулевого колеса.
Плюсы и минусы электрических и гидравлических рулевых усилителей
Положительные качества ГУР. Главное достоинство гидравлических усилителей руля – это их относительно невысокая стоимость. Именно благодаря этому фактору данными механизмами чаще всего оснащены недорогие бюджетные машины.
Гидравлические усилители отличаются хорошим запасом мощности. Их целесообразно устанавливать на внедорожные автомобили и на микроавтобусы, т.к. эти устройства способны хорошо выдерживать длительное воздействие высоких внешних нагрузок.
Отрицательные качества ГУР. Владельцы транспортных средств, на которых установлен гидравлический усилитель, должны помнить, что рулевое колесо не должно оставаться в крайнем правом или крайнем левом положении дольше 4-5 секунд. Превышение данного лимита времени может стать причиной перегрева масла системы с дальнейшим выходом ее из строя.
Специалисты утверждают, что ГУР надо периодически обслуживать. Замена жидкости, циркулирующей в системе, должна производиться регулярно. Также необходимо осуществлять осмотр поверхностей всех составляющих его элементов. Если в процессе их визуального осмотра будут обнаружены трещины или следы протечки жидкости, то необходимо немедленно заменить пришедшую в негодность деталь на новую запчасть.
Гидравлический усилитель рулевого управления во время своей работы обязательно забирает у двигателя некоторый процент мощности.
С возрастанием скорости езды уменьшается скорость отклика ГУР на действия водителя транспортного средства. Объясняется это присутствием дополнительных узлов, замедляющих реакцию устройства на вращение руля.
Положительные качества ЭУР. Простая и эффективная конструкция электрического усилителя рулевого управления лишена каких-либо дополнительных узлов. Периодическое обслуживание ЭУР не требует временных и материальных затрат т.к. сводится только к проверке работоспособности подшипников качения.
Маленькие габариты - это отличительная особенность электроусилителя. Благодаря скромным размерам его монтаж осуществляется прямо на рулевой вал, а не в подкапотное пространство машины. Такое расположение позволяет избежать негативного влияния погодных факторов на работоспособность ЭУР, тем самым существенно увеличить срок его эксплуатации.
Наличие в автомобиле электроусилителя руля гарантирует существенную экономию топливной смеси. Бензин тратиться меньше потому, что ЭУР включается только во время поворотов руля в отличие от ГУР, который работает непрерывно на протяжении всей поездки. При этом электромеханическая система не отбирает процент мощности у мотора т.к. питается от бортовой сети транспортного средства.
Руль в машине с ЭУР может находиться в крайнем положении неограниченное количество времени.
Во время езды на высоких скоростях автомобиль с электронным усилителем рулевого управления хорошо слушается водителя, поэтому всегда остается маневренным. Одновременно с этим процесс езды становится более безопасным.
Отрицательные качества ЭУР. Наиболее существенным недостатком электроусилителя считается его высокая цена.
Второй минус состоит в том, что электрический мотор электромеханической системы имеет незначительный запас мощности. По этой причине ЭУР пока не устанавливается на тяжелые транспортные средства, однако производители устройства уверяют, что в самое ближайшее время этот недостаток будет устранен.