Виды электроусилителей руля. Проще, но еще дороже: что ломается в рулевых рейках с ЭУР, и как их ремонтируют

Сегодня в теме обсуждения, затронем тему принцип работы электроусилителя руля автомобиля. Многие используют авто ежедневно, при этом часто не задумываются над его устройством. Делать это нужно хотя бы потому что, это позволит избежать неприятных ситуаций, в результате которых та или иная составляющая системы автомобиля будет испорчена.

Принцип работы электроусилителя руля прост и одновременно сложен для понимания, но попробуем разобраться. На первых автомобилях для поворота колес использовались элементарные редукторные системы. То есть усилие на колеса создавалось силой водителя. Естественно, это снижало некоторую маневренность автомобиля, усложняя управление .

Иностранные автопроизводители разработали механизмы, позволяющие создавать дополнительное усилие на колеса при их повороте, эта опция быстро завоевала признание и была внедрена практически на все иномарки.

Российский автором в относительно недавнее время начал использовать подобные технологии для выпуска серийных автомобилей. По предварительной статистике, каждый второй автомобиль на планете, до конца 2015 года будет оснащен усилителем руля, электро или гидро – уже от конструктивных особенностей.

Различия между гидроусилителем и электроусилителем

Электроусилители имеют ряд неоспоримых преимуществ перед гидроусилителями. Самое главное отличие заключается в повышении информативности управления автомобилем. Согласитесь, очень важный параметр. Кроме этого, автопроизводители настраивать подобные системы с более точным подходом, достигая максимального эффекта.

Электроусилители не имеют гидросистемы , которая часто дает сбои и достаточно сложна в изготовлении и эксплуатации. Гидроусилитель рулевого колеса потребляет некоторое количество топлива для своей работы, не в прямом, конечно же, смысле, просто для его функционирования задействуется двигатель авто. В свою очередь, электроусилитель руля позволяет экономить до половины литра топливной смеси на 100 км. пробега.

Новые горизонты, которые открывают электроусилители

Благодаря ЭУР, автопроизводители смогли освоить новые опции для автомобилей, которые повышают комфорт управления и общую безопасность. К таким системам относятся: устройства для повышения курсовой устойчивости, опции для автоматической парковки, помощник для соблюдения рядности движения и т.д.

Электроусилитель руля может работать по двум основным принципам, активно применяемых в автомобилестроении.

Первый принцип заключает в том, что электродвигатель передает усилие на основной вал руля, либо второй – усилие передается на рулевую рейку.

Второй вариант чаще всего используется производителями, он проще в исполнении и такой автомобиль менее требователен к условиям эксплуатации.

Электроусилитель обычно встроен в общий рулевой блок и состоит из системы, образующей редуктор и электромотора. В рулевом механизме встраиваются датчики, реагирующие на угол поворота руля, а также датчик, которые измеряешь крутящий момент рулевого колеса. У электроусилителя есть свой чип, который отслеживает информацию поступающую с других систем автомобиля, например ABS и

Водители, которые начинали со старых автомобилей, помнят, что в некоторых случаях их руки уставали от постоянного вращения руля - примитивные конструкции без каких-либо усилителей действительно были сложны в управлении и требовали от человека немалой выносливости для длительной езды.

Конечно, ситуация несколько изменилась с появлением современных рулевых реек, которые облегчили работу водителя, существенно снизив усилие поворота . Однако большинство автопроизводителей старается сделать управление транспортным средством максимально удобным - они стремятся достичь этого с помощью гидроусилителей (ГУР).

Сейчас они постепенно уступают место электроусилителям (ЭУР), которые заслужили очень неоднозначные отзывы. Чтобы понять, что лучше: ГУР или ЭУР, нужно рассмотреть основные преимущества и особенности обоих вариантов.

Конструктивные особенности

Гидроусилитель представляет собой достаточно простой механизм, который состоит из толкателя (поршня), приводимого в движение специальным маслом. Он монтируется отдельно от рулевого вала, хотя напрямую связан с ним. При отклонении от прямолинейной траектории движения автомобиля активируется насос гидроусилителя, который через специальные трубопроводы нагнетает в рабочую камеру жидкость, заставляя колёса поворачиваться с меньшим усилием. Производительность насоса гидроусилителя пропорциональна углу поворота руля, что позволяет добиться точного соответствия реакции .

Схема механизмов гидроусилителя руля

Такая конструкция имеет значительное преимущество - она не зависит от электронного управления и не подвержена программным сбоям, которых опасаются многие владельцы современных автомобилей. Конечно, в некоторых моделях гидроусилитель руля оснащён несколькими датчиками, которые оценивают его работу, но их присутствие вовсе не является обязательным. Однако минусом является необходимость использования расходных материалов, представленных . Кроме того, в гидроусилителе имеется немало уплотнений и соединений, которые подвержены износу при эксплуатации с высокими нагрузками. Всё это делает его достаточно ненадёжным узлом и требует проведения регулярной диагностики состояния рулевого управления.

Электроусилитель, как следует из его названия, использует ток, вырабатываемый генератором автомобиля, для приведения в действие компактного мотора. Располагается он непосредственно на рулевом валу, за счёт чего занимает намного меньше места в подкапотном пространстве, а движет весь механизм он с помощью небольшого торсионного вала.

Схема механизмов электроусилителя руля

Производительность регулируется уже не механическим, а автоматическим способом - сигналы на изменение силы тока электроусилителю подаёт компактный блок управления на базе микропроцессоров. Конечно, сбои такого устройства достаточно редки, но на случай внезапной поломки или отказа управляющей программы в электроусилителях предусмотрен аварийный режим работы, который позволяет сохранить управление даже в самых .

Электроусилители руля имеют намного более простую конструкцию и не нуждаются в применении специальных расходных материалов. Кроме того, отсутствие гидравлического контура означает отсутствие множества уплотнений и подвижных соединений, которые являются опасными с точки зрения разрывов и утечек. Конечно, повреждение проводов и датчиков может вывести электроусилитель из строя, но такое случается намного реже, чем пробой гидравлической системы. Поэтому электроусилители в настоящее время считаются прогрессивными и применяются большинством крупных производителей.

Удобство управления

С точки зрения удобства системы рулевого управления гидроусилители остаются непревзойдёнными на сегодняшний день. Они обеспечивают лучшую обратную связь и позволяют водителю чувствовать, каковы пределы возможностей автомобиля в крутых поворотах. Кроме того, гидроусилитель почти нечувствителен к вибрациям и ударам, поэтому он не нуждается в специальной защите от плохого дорожного покрытия.

С гидроусилителем комфортнее водить автомобиль

На практике это означает, что автомобилист чувствует не только возможности транспортного средства и может определять момент потери управления, но также может воспринимать все изъяны плохого асфальта. Благодаря этому исправные гидроусилители создают практически те же ощущения, что при использовании автомобилей без каких-либо дополнительных узлов в рулевом управлении.

Электроусилитель нуждается в тщательной калибровке для обеспечения аналогичных ощущений - в настоящее время сделать управление максимально удобным удаётся только производителям, работающим в премиальном сегменте. Кроме того, электромотор, использующийся в такой схеме, имеет достаточно высокую чувствительность к ударным нагрузкам и вибрации - они могут существенно уменьшить срок его службы. Поэтому для защиты от повреждений узла рулевой вал снабжают специальным демпфером, который гасит колебания.

Электроусилитель комфортный только в премиальном сегменте

Казалось бы, управление должно стать более удобным без тряски руля, но многие автомобильные эксперты и просто владельцы машин отмечают, что они испытывают сильный дискомфорт при использовании электроусилителя с неидеальными настройками. По отзывам, управление таким автомобилем скорее напоминает компьютерную игру, поскольку водитель не чувствует ни обратной связи, ни ударов при проезде по участкам дороги с плохим покрытием - хотя в дорогих машинах подобный неприятный эффект отсутствует.

Эффективность и надёжность

Использование гидроусилителя руля вынуждает автомобиль терять часть мощности - она идёт на привод насоса, который может иметь достаточно большие потребности. Поэтому применение ГУР неизбежно приводит к ухудшению динамических параметров и к существенному повышению расхода топлива при прочих сопоставимых параметрах. При этом даже при постоянном движении по прямой ситуация нисколько не улучшается - насос работает постоянно, перемещая масло по трубкам высокого и низкого давления.

Каждому автомобилисту стоит знать о том, что гидроусилитель не может длительное время выдерживать работу в предельных режимах - при удерживании руля в крайнем положении в течение 10–15 секунд насос перегреется, в результате чего узел полностью отключится. Чтобы повторно запустить его, нужно заглушить автомобиль, подождать несколько минут и вновь завести, аккуратно переводя руль из крайнего положения в нулевую точку.

Электроусилители считаются более экономичными - они не отбирают мощность мотора напрямую, а лишь создают дополнительную нагрузку на генератор. Кроме того, электроусилитель работает только при повороте колёс, а при движении по прямолинейной траектории мотор остаётся полностью отключённым - он не ухудшает динамические характеристики машины и не создаёт дополнительных . Также при повороте руля в крайнее положение нагрев возникнет исключительно при очень быстром последовательном вращении руля в разные стороны, что можно сделать только специально.

Однако отключение электроусилителей нельзя назвать редкостью -в основном это происходит при движении по бездорожью или по дорогам, засыпанным вязким рыхлым снегом. Через некоторое время узел подаст сигнал тревоги, после чего его производительность будет ограничена и водитель увидит предупреждение, а если движение будет происходить в подобных условиях и дальше, усилитель отключится до полного остывания мотора.

Технологии

Единственный способ тонкой настройки гидроусилителя представляет собой применение рейки с прогрессивным передаточным отношением. Она помогает создавать некоторую тяжесть при повороте руля на малый угол, что способствует повышению стабильности автомобиля при движении с достаточно большой скоростью. Однако при отклонении рулевого колеса от нулевого положения на большое расстояние усилие существенно уменьшается, что облегчает парковку в условиях крупного города.

Кроме того, производитель может варьировать производительность насоса, однако её приходится удерживать в достаточно узком диапазоне, чтобы не допустить повреждения узла в результате перегрузки и не сделать усилие слишком малым. Именно поэтому изготовители премиальных автомобилей отдают предпочтение хорошо настроенному электроусилителю.

Гидроусилитель состоит из множества деталей

В свою очередь, он может менять свою производительность прямо на ходу - впервые схема с возможностью переключения режимов чувствительности руля была опробована в автоспорте. Кроме того, в блок управления электроусилителем можно записать специальную программу, которая будет имитировать изменение передаточного числа - для этого даже не потребуется применять более дорогие и сложные в производстве рейки. Именно поэтому во многих современных электроусилитель позволяет выбирать несколько режимов работы:

Настройки электроусилителя можно менять на ходу, если такая функция предусмотрена производителем - для этого достаточно нажать специальную кнопку или выбрать соответствующий пункт в меню электронной системы управления.

Сфера применения

К сожалению, у электроусилителей есть один серьёзный недостаток, который представлен ограниченным крутящим моментом, который может создавать мотор, встроенный в вал. За счёт этого такой механизм нельзя устанавливать на крупные представительские лимузины, на внедорожники и на . В этой сфере все производители используют гидроусилители, крутящий момент которых ограничивается только мощностью выбранного насоса.

Электроусилитель слабый для тяжелых автомобилей

Такая ситуация сохранится и в ближайшем будущем, поскольку для разработки компактных моторов с высоким крутящим моментом и большим ресурсом требуется немало времени. Некоторые разработчики пытались применять альтернативные схемы, в которых электроусилитель расположен отдельно от рулевого вала - при этом они могли использовать любые двигатели. Однако такая система была признана неперспективной, поскольку больших преимуществ перед гидроусилителем, который имеет меньшую себестоимость производства, она не имеет.

Какие прогнозы?

Несколько лет назад электроусилители устанавливались исключительно на малолитражки, которые не были требовательными к удобству управления. Однако практика показала, что при хорошей калибровке такой узел может иметь параметры, аналогичные гидроусилителям, или даже превосходящие их. Поэтому сейчас электроусилители постепенно начинают устанавливаться на спорткары и представительские автомобили.

И лишь тяжёлая техника сохраняет верность классической компоновке узла с поршневым гидромотором. Но даже в ней начинают появляться комбинированные усилители, в которых гидравлический и электрический привод взаимодействуют друг с другом.

Человек вынужден прилагать мышечные усилия, преодолевая сопротивление колёс при повороте автомобиля. Существует необходимость в применении вспомогательного устройства. Его изобретение стало важным техническим достижением, повлиявшим на дальнейшее развитие автомобильной промышленности.

В 1920-1930-е годы усилители руля попробовали устанавливать на тяжелые самосвалы, бронеавтомобили. Сначала устройства были пневматическими (использовали давление воздуха). Низкая точность таких приспособлений (при возросшей массе и новых скоростных характеристиках техники) открыла дорогу применению специальных усилителей гидравлического типа, уже прошедших испытания в судоходстве. Массовая установка гидроусилителей автомобильного руля началась в Америке в 1940-е годы, охватила послевоенную Европу. (В СССР многие серийные легковые автомобили выпускались без усилителя руля.)

Рубеж 20-21 веков ознаменовал начало эпохи внедрения электроусилителей руля.

По данным статистики, около 10% российских водителей отдают предпочтение автомобилю, не оснащённому усилителем руля. Для некоторых из них актуален денежный вопрос (либо это владельцы небольших машин).

Кто-то любит непосредственное ощущение дороги, особенно при больших скоростях, отмечают повышенную информативность на сложных покрытиях (лёд, мокрый асфальт). Есть автомобилисты, которым нравится прилагать усилия. Чаще всего это вопрос навыка и привычки.

Преимущества вождения с усилителем руля

усилитель забирает львиную долю нагрузки на себя;
нет необходимости в большом количестве оборотов руля, он не вырывается из рук;
смягчается ощущение неровностей дороги;
машиной легче управлять, маневренность возрастает; без усилий удаются сложные повороты;
становится более удобным руление на малых скоростях;
стабилизируется траектория движения;
при проколе передней шины легче удержать автомобиль;
водитель меньше напрягается, не устаёт;
особенно актуально, если водитель — женщина;
повышается износостойкость рулевого механизма, продлевается срок его службы.

Всё это обеспечивает максимально безопасное и комфортное вождение (при условии исправного техсостояния машины).

Потенциальная опасность возникает только при внештатной ситуации – внезапном отказе (поломке) системы усилителя руля при повороте во время движения. В этом случае реакция, знания и опыт водителя приобретают решающее значение. О проблемах могут сигнализировать посторонние шумы, вибрации, резкие толчки, проворот руля, трудное или слишком легкое его поворачивание.

По статистике четверть российских водителей предпочитает гидроусилитель, а половина – электроусилитель руля (и показатели смещаются в пользу ЭУР). Достоинства каждого из этих механизмов определяется их конструктивными особенностями.

В современных автомобилях используются электроусилители, гидроусилители и электрогидроусилители руля.

ЭУР: что это такое в автомобиле (электромеханический усилитель рулевого управления, ЭМУР, ЭУРУ)

Эур что это такое в автомобиле? Работает как электрический мотор. Воздействует на рулевое управление посредством электрического привода.

Датчики анализируют положение руля. Показания сообщаются электронному блоку управления, где их обрабатывает специальная компьютерная система. Отсюда руководящие сигналы передаются помещенному в рулевое устройство электрическому мотору. Он преобразует электрическую энергию в механическую, облегчая вождение.

Что такое ГУР в автомобиле (гидравлический усилитель руля)

Это устройство работает по типу насоса. Влияние на механизм управления рулём производится давлением жидкости (масла).

При включении двигателя вращающийся приводной ремень вводит в действие гидравлический насос. Поддерживается постоянная подача масла из бачка в систему.

Когда водитель крутит руль, специальный механизм (золотник) движется, реагируя на это вращение, и перекрывает канал слива масла обратно в бачок. Жидкость через распределитель (клапан) поступает в силовой гидроцилиндр.

Он преобразует давление жидкости в давление поршня, который производит силовое воздействие на рулевое управление. При завершении поворота и прямолинейном движении открываются все каналы, масло уходит обратно в бачок и продолжает вхолостую циркулировать по системе посредством соединительных шлангов.

Электрогидроусилитель руля (гибридный, электрогидравлический усилитель руля, ЭГУР)

Возник как модернизированная версия гидроусилителя. Работает от специального генератора (а не от двигателя автомобиля) и отключается при движении машины по прямолинейной траектории.

Специальные датчики считывают скорость поворота руля. Сигналы подаются на блок управления и сообщаются электрическому мотору, приводящему в движение гидравлический насос.

Сравнительная характеристика

Недостатки электроусилителя руля и преимущества гидроусилителя:

Существует чувствительность ЭУР к плохой (раскисшей, ухабистой) дороге и влаге (в частности, при плохой погоде – когда снег, дождь, лужи). В таких случаях есть опасность перегрева и отключения, а также перегорания.

ГУР лучше сглаживает толчки при неровностях дороги и наезде на бордюр.

ЭУР не выдаёт мгновенную реакцию в случае быстрого поворота колёс в другую сторону. А если резко перекрутить руль, система вообще может отключиться.

Для ГУР есть больше возможностей самостоятельного ремонта.

В случае с ЭУР не исключается вероятность сбоя электроники (правда, этим грешат преимущественно старые и дешёвые модели; другая причина – несоблюдение правил эксплуатации).

Производство ГУР менее затратно; их цена ниже, чем у ЭУР.

ЭУР имеет ограничение по установке на тяжелые грузовики и внедорожники (из-за недостатка мощности).

Преимущества электроусилителя руля

Лёгкость руления при ЭУР («одним пальцем»). Отличная маневренность при парковке, быстрая адаптация к перемене скоростей.

Настройки параметров ЭУР при различных режимах работы. (Стабилизация при боковом ветре, автопарковка)

Широта температурного диапазона для ЭУР. Жидкость в ГУР под влиянием температур и перегрузок может замёрзнуть, закипеть.

Простота конструкции и обслуживания ЭУР. Надо лишь следить за состоянием подшипников. Техническое обслуживание ГУР более трудоёмкое. Необходим регулярный осмотр на предмет целостности, отслеживание герметичности гидравлических трубок, проверка натяжения приводного ремня, уровня масла. Есть правила по замене масла и фильтра.

Компактные размеры ЭУР.

Экономичность ЭУР (меньше расход топлива, выше КПД).

Эксплуатация машины после отключения неисправного ЭУР. Для ГУР это нежелательно (разрушается рулевое управление; могут возникнуть другие поломки).

Возможность при ЭУР долго удерживать руль в крайнем положении. На автомобилях с ГУР промедление более 5-ти секунд грозит серьёзной поломкой.

Экологичность ЭУР. Машины с ГУР дают больше вредных выбросов; отслужившие свой срок ГУР сложнее в утилизации.

Серьёзные перспективы прогресса ЭУР.

Выбираем между гидро- и электроусилителем руля

Итог

Некоторые несовершенства ГУР устранены в моделях с ЭГУР: произошло увеличение КПД, появилась возможность задавать нужные параметры, осуществилась замена приводного ремня на электродвигатель. Но будущее всё-таки за электромеханическими усилителями руля. Это общемировая тенденция, потому что их преимущества очевидны.