Для чего нужен электро и гидроусилитель руля и что лучше выбрать

Назначение, преимущества и недостатки электроусилителя

ЭУР появился недавно, намного позже хорошо известного и проверенного временем гидроусилителя рулевого колеса. Его задача аналогична – облегчить вращение руля, но принцип действия уже другой.

Если в первом случае основную функцию несла специальная жидкость ГУР, то в здесь роль «помощника» берет на себя электрический привод.

С момента появления система все время совершенствовалась. При этом год за годом электроусилитель берет «бразды правления» в свои руки и постепенно вытесняет ГУР.

В чем же преимущества электроусилителя руля? Их несколько:

• Выставлять параметры рулевого управления намного проще;
• руль стал лучше реагировать на движения водителя;
• повысился уровень надежности. Это связано с тем, что работоспособность системы уже не зависит от объема и качества специальной жидкости;
• снизился расход топлива.

Казалось бы, какая может быть закономерность. Все просто. С появлением электрического привода энергии стало расходоваться меньше, соответственно «прожорливость» авто снизилась в среднем на 0,5 литра (из расчета на «сотню»).

Но, несмотря на свои качества, ЭУР имеет и ряд минусов:

• электрогенератор имеет ограниченную мощность, что отражается на работе всей системы. Как следствие, установка электопривода возможна только на легковых авто. Для грузовых машин или внедорожников такой тип усилителя не подойдет – он будет малоэффективен;
• низкая информативность рулевого колеса (объяснить это можно недостаточным обратным усилием). Справедливости ради, аналогичный недостаток имеет и «старший брат» — гидроусилитель руля.

С появлением электроусилителя у разработчиков появилась масса возможностей при разработке более современных систем, к примеру, автоматической парковки, системы курсовой устойчивости и так далее.

Поломка электроусилителя

При поломке срабатывает сигнал ошибки, лампочка, которая оповещает водителя что, что-то не так. Это может быть сигнал о неисправности или предупреждение систем защиты. При долгом удержании руля в крайних положениях, нагревается обмотка, и защита отключает электроусилитель, во избежание поломки. Этим грешат водители любящие парковаться в неположенном месте и выворачивать руль в крайнее положение, дабы их авто не смогли эвакуировать.

Так же частой причиной отказа служит выход из строя датчика скорости. Тут поможет лишь полная замена его на новый.

В некоторых случаях стоит выполнить калибровку электроусилителя руля:

• развал-схождение;
• переход на новые диски;
• замена запчастей ЭУР либо самого ЭУР.

Настройка позволит выровнять руль в нулевом положении, без отклонений в стороны.

Виды и их особенности

Как отмечено, в устройстве ЭУР применяются одни и те же составные элементы, но с разной компоновкой. Все применяемые электрические усилители рулевого управления можно разделить на:

• Встроенные в рулевую колонку;
• Монтируемые на рулевой механизм;

Особенность первого типа заключается в том, что все составные части объединены в единую конструкцию, устанавливаемую на рулевой колонке. В таком механизме используется червячная силовая передача, воздействующая на вал рулевой колонки (червяк соединен с ротором электродвигателя, а шестерня, с которой он находится в зацеплении – на валу колонки, после торсиона). Такой тип ЭУР является самым дешевым и его можно встретить на автомобилях бюджетного сегмента.

ЭУР встроенный в рулевую колонку

Что касается усилителей, устанавливаемых на рулевой механизм, то у этих типов конструкция раздельная – датчики установлены на колонке, блок управления располагается где-то в салоне, а двигатель с редуктором расположен на рулевом механизме.

Причем существует несколько типов ЭУР с такой компоновкой:

• С червячным редуктором;
• Двухвальный;
• Шарико-винтовой;

С червячным редуктором

Если рассмотреть общую концепцию ЭУР, установленного на рулевой колонке, и раздельного усилителя с червячным редуктором, то разница между ними сводится лишь к тому, что у второго варианта исполнительное устройство располагается возле рулевого механизма, хотя в нем все также используется червяк с шестерней (установленной на валу рулевой колонки).

Червячный редуктор ЭУР

Двухвальный ЭУР

Двухвальный тип ЭУР с момента появления являлся достаточно популярным, но сейчас он используется значительно реже. Конструктивное исполнение этого типа усилителя очень интересно: сочленение «колонка-рулевой механизм» здесь осталось без изменений (так же, как и на авто без усилителя).

Двухвальный ЭУР от компании ZF

То есть, на конце вала колонки установлена шестерня, которая имеет постоянное зацепление с рейкой. Но в рулевой механизм с другой стороны корпуса монтируется исполнительный механизм, состоящий из электродвигателя, на валу которого тоже установлена шестерня, тоже взаимодействующая с рейкой. Для этого на рейку приходится наносить дополнительный зубчатый сектор.

Схема работы двухвального ЭУР

Работает такой механизм очень просто: водитель, как и на авто без усилителя, посредством шестерни перемещает рейку. В то же время блок управления включает в работу электродвигатель, который благодаря зубчатому зацеплению помогает ее перемещать.

Шарико-винтовой усилитель

Последний тип – шарико-винтовой. В этом ЭУР усилие также передается на рулевую рейку, а не валы колонки. Но делается это при помощи шарико-винтовой гайки. Для передачи усилия используются шарики, движущиеся по винтовой канавке, проделанной на рейке.

Шарико-винтовой ЭУР с ременной передачей

Принцип работы электроусилителя руля этого типа сводится к тому, что усилие, создаваемое электродвигателем, передается на гайку, установленную на рейку (посредством ременной передачи) или же напрямую, когда электромотор встроен в рулевую рейку. В результате гайка начинает вращаться, при этом она из-за конструкции корпуса не может смещаться в продольном направлении. Поэтому вращение гайки приводит к перемещению самой рейки, тем самым и создается дополнительное усилие на рулевом механизме.

ЭУР с шарико-винтовой передачей и встроенным электромотором

В каждом из указанных типов есть определенные достоинства и недостатки, которые сказываются на их распространенности на авто. К примеру, устройство, монтируемое на рулевую колонку отличается дешевизной, но при этом информативность работы у него невысокая. Что касается шарико-винтового ЭУР, то он считается лучшим по информативности, но очень сложный в обслуживании и дорогостоящий.

Недостатки и преимущества рулевых усилителей

Неоспоримым преимуществом рулевого усилителя является облегчение работы при парковке, в затяжных поворотах и при других маневрах, когда необходимо совершать много оборотов руля, прилагая максимальные усилия. Еще одно полезное свойство усилителя состоит в ослаблении передачи на руль ударов, получаемых от неровностей дороги.

С точки зрения инженерной конструкции ГУР более сложная система, нежели электрический усилитель руля современного автомобиля. Гидравлический насос, приводимый в действие приводным ремнем или электродвигателем, сложная рулевая рейка, шланги и жидкости занимают много подкапотного пространства автомобиля. А в современном автомобиле его и так не слишком много.

Здесь более выгодно смотрится ЭУР, имеющий электромотор, набор датчиков и простой, и легкий реечный механизм. В обслуживании ГУР также много дороже и сложнее, в сравнении с ЭУР. надежность ЭУР так же несколько выше за счет отсутствия в ней ремней, сальников, шлангов, прокладок и жидкостей. Поломка ГУР, в особенности сопровождающаяся потерей рабочей жидкости, означает полную невозможность продолжения движения своим ходом. В то время как поломка ЭУР окажет воздействие на управляемость автомобиля лишь необходимостью прилагать большие усилия при вращении баранки руля.

Если говорить об экономии топлива, то и по этой позиции электрическая система выигрывает. ГУР при включенном моторе работает постоянно, увеличивается нагрузка на двигатель и, соответственно, повышается расход топлива. ЭУР потребляет электрическую энергию, но электрический привод включается только при повороте рулевого колеса. К тому же КПД электродвигателя выше КПД гидравлического насоса.

Но управление автомобилем с электрическим усилителем не всегда удобно водителям. Многие отмечают не информативность ЭУР, поездка при этом напоминает игровой джойстик. Но и это еще не все. Негативные факторы работы ЭУР внесли российские автомобилестроители. На отечественных авто отмечены случаи, когда ЭУР самостоятельно решал, куда поворачивать колеса. Растерянный шофер при этом не мог ничего сделать. Хорошо, что пока все обходится без трагических случаев. Можно считать это своей местной болезнью, поскольку подобных случаев с иномарками не наблюдалось.

Конечно, ряд недостатков можно обнаружить и у ЭУР. Но количество достоинств говорит о том, что усилители рулевого управления этого типа значительно более эффективны и экономичны по сравнению с ГУР. Будущее, конечно, принадлежит автомобилям с электрическим усилением рулевого механизма.

Электрогидроусилитель руля принцип работы

Рабочая жидкость наполняет резервуар, после переходит в насос ГУР по соединительному шлангу. При повороте руля блок управления подаёт питание на электродвигатель, который включается и начинает вращать вал насоса ГУРа с частотой, зависящей от скорости автомобиля и усилия приложенного к рулю. Так же питание подаётся на соответствующий электроклапан, в зависимости от направления поворота. Насос создаёт давление жидкости и передает ее через соответствующий клапан в гидроцилиндр. Гидроцилиндр энергией рабочей жидкости образует силу, пропорциональную давлению жидкости, которая движет поршнем и штоком, далее они повернут нужным образом колеса системой рычагов.

Основные составные части. Принцип работы ЭУР

Сначала рассмотрим принцип работы электроусилителя, поскольку у всех существующих видов он идентичен. Также в конструкции используются одни и те же составные части, но компоновка их может быть разной.

Итак, состоит электроусилитель из:

• Исполнительного механизма;
• Блока управления;
• Следящих датчиков.

Эти составные части присутствуют в любых типах ЭУР. Также некоторые виды дополнительно могут использовать информацию и из других датчиков – скорости движения и оборотов коленчатого вала.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм создает усилие, тем самым обеспечивая облегчение управления авто. Состоит он из электродвигателя и силовой передачи. Что касается мотора, то в конструкции ЭУР применяется асинхронный либо синхронный эл. двигатель бесконтактного типа, что обеспечивает высокую надежность узлу.

В ЭУР используется несколько типов силовых передач (в зависимости от типа) – червячные, шестеренчатые или же шарико-винтовые. Нередко силовые передачи исполнительного механизма называют сервоприводом.

Блок управления

Блок управления «заведует» работой исполнительного механизма. Именно он подает электрический ток (строго определенных параметров) на электродвигатель, обеспечивая включение его в работу. Подавая импульсы на исполнительный механизм, блок управления ориентируется на показания датчиков, используемых в конструкции ЭУР.

Датчики

Этих датчиков – несколько, каждый собирает определенную информацию и передает ее на блок управления. Основным среди них является датчик крутящего момента (его ещё называют датчик усилия), определяющего, какое усилие на руль приложил водитель. Также в конструкции используется датчик угла поворота руля. Опционально ЭУР также может использовать информацию о скорости движения авто и оборотах силовой установки.

Датчик крутящего момента на рулевом колесе

Измерение усилия на руле осуществляется благодаря торсиону, устанавливаемому в вал рулевой колонки. Вал в свою очередь состоит из двух: входного и выходного, соединёнными между собой торсионом. При прикладывании усилия он скручивается (чем больше сил приложить, тем сильнее угол скручивания) и валы смещаются относительно друг друга.

Этот угол и «улавливает» датчик, после чего передает полученную информацию на блок управления. На основе этих данных блок вычисляет какой импульс необходимо подать на исполнительный механизм. От этого датчика напрямую зависит, какое усилие будет компенсировать усилитель.

Стоит отметить, что сам торсион жестко связан с валами рулевой колонки и скручиваться он может только на определенный угол, поэтому даже при отказе ЭУР управление авто сохраняется.

Датчик угла поворота определяет в какую сторону водитель начал вращать руль, и благодаря информации от него блок управления устанавливает полярность тока, подаваемого на электродвигатель. Нередко датчики угла поворота и крутящего момента объединены в одну конструкцию. Располагаются они оба на рулевой колонке.

Пример устройства ЭУР с датчиком крутящего момента

Стоит отметить, что также есть и датчик обратной связи, установленный на электродвигателе, благодаря которому блок управления контролирует работу исполнительного механизма.

Задействование для работы ЭУР других датчиков – скорости движения и параметров работы мотора, дает возможность подстроить усилитель под конкретные условия движения.

Зная конструкцию, можно понять принцип работы электроусилителя руля. Имеющиеся в конструкции датчики постоянно следят за положением рулевой колонки. В случае поворота они регистрируют изменения и передают информацию на блок управления. Тот в свою очередь высчитывает параметры электрического тока и подает их на электродвигатель. При включении в работу посредством сервопривода эл. мотор создает усилие на рулевом механизме. В общем, все достаточно просто. Но здесь стоит упомянуть, что под разные условия существуют свои режимы работы ЭУР, но о них ниже.

Ремонт и установка

Как мы и обещали, в этой статье мы узнаем, как проводить ремонт электроусилителя руля, если вдруг тот выйдет из строя. Часто симптомом выхода из строя ЭУР становится характерное потрескивание.

На видео — установка электроусилителя руля:

Другой, не менее распространённый симптом — это загорание жёлтого цвета ошибки, представляющее собой картинку восклицательного знака на панели приборов.

Причинами неисправности руля могут выступать следующие параметры:

• выходит из строя датчик скорости;
• неисправность, которая скрывается в самом ЭУР (тем самым при включении зажигания никакого самоконтроля не происходит и устройство автоматически отключается, чтобы не мешать водителю управлять транспортным средством).

Чтобы снять ЭУР с автомобиля, надо будет вооружиться головками на 13 и 21, а также ключом на 8. Снимать этот механизм довольно просто. Для начала нужно демонтировать руль, используя специальный ключ-шестигранник. Им демонтируем кнопку сигнала, который на некоторых автомобилях бывает прикручен.

В рулевом колесе некоторых автомобилей, в частности старых моделей, по бокам имеются специальные отверстия. Кроме того, нужно будет разобраться с подушками безопасности. Разбираем рулевой механизм головкой на 13 и ключом на 27.

Если речь идёт преимущественно о советских моделях авто, на которых часто проводится установка электроусилителя руля, то разбирать механизм нужно следующим образом:

• отворачиваются четыре болта М4;
• выворачивается один саморез;
• снимается кожух руля;
• далее, нужно будет отсоединить три разъёма подрулевого переключателя;
• находим соединение проводов и протягиваем его вниз;
• снимаем подрулевой переключатель;
• теперь нужно будет отсоединить провода, идущие на замок зажигания. Примечание. Рекомендуется, прежде чем отсоединять провода, записать или зарисовать их расположение, а можно и сфотографировать;
• теперь находим два болта, фиксирующие замок зажигания, и отворачиваем их;
• ключ вставляем в замок зажигания и переводим положение на нейтральное;
• вытаскиваем замок, поднажав тоненьким металлическим стержнем на стопор;
• внизу находим болт, фиксирующий рулевой вал;
• отворачиваем его;
• снимаем рулевую колонку, опуская её вниз с вала;
• теперь нужно будет отвернуть две гайки, фиксирующие блок предохранителей;
• снимаем их;
• теперь нужно перейти на сторону моторного отсека и снять резиновую заглушку (вот она — на фото внизу);

  Резиновая заглушка

• теперь нужно протянуть жгут проводов от ЭУР, если речь идёт об установке;
• провода подсоединяем к ЭУР (внизу на фото видим разъёмы, куда и нужно соединить провода);

  Разъёмы для присоединения проводов

• восьмиклеммную колодку нужно будет подсоединить к двум серым проводам;
• что касается белой колодки, то отсюда снимаем красный провод и вместо него подсоединяем оранжевый провод электроусилителя;
• затем нужно подсоединить провод массы;
• пластину крепления электроусилителя устанавливаем таким образом, чтобы удалось продеть в отверстие жгут проводов;
• пластину нужно будет крепко затянуть в шести точках;
• теперь нужно надеть на шлицы электроусилителя вал с карданчиками, а затем подсоединить провод массы. Примечание. Нужно помнить, что у вилок карданчиков имеются разные по шагу шлицы и именно поэтому вал невозможно бывает устанавливать в разных положениях;
• состыковываем второй конец вала вместе с электроусилителем — с валом рулевого редуктора;
• устанавливаем вал (делаем это так, как будет удобно в конкретном случае);
• затягиваем болты и крепления ЭУР;
• теперь нужно будет подсоединить клеммные колодки;
• устанавливаем переключатель, желательно трёхрычажный;
• собираем рулевое колесо и настраиваем переключатель;
• снимаем руль;
• устанавливаем замок зажигания;
• собираем всё в обратной последовательности.

Как работает ГУР

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.

Чем отличается гидроусилитель руля от электроусилителя

Переходим к сравнительной характеристики ЭУР и ГУР, чтобы в итоге выяснить, что из них лучше.

Для сравнения возьмем следующие параметры: конструкция устройства, удобство управления, надежность и эффективность, сфера применения.

Конструкция устройства

Вариант размещения ЭУР в автомобиле

ГУР – достаточно простой механизм, не зависящий от электронного управления и не подверженный программным сбоям. С другой стороны, система гидроусилителя состоит из множества соединений и уплотнений, подверженных износу при  эксплуатации. Вследствие этого узел считается менее надежным и требующим регулярной диагностики.

ЭУР, в отличие от ГУР, как правило, расположен непосредственно на рулевом валу и занимает меньше места в подкапотном пространстве. Конструктивно электроусилитель значительно проще ГУР, да и в применении дополнительных расходных материалов не нуждается.

Что касается сбоев в работе электроники, то случаются они довольно редко, а в случае отказа системы предусмотрен аварийный режим работы, который позволяет сохранить управление автомобилем. В гидроусилителе такой режим также предусмотрен.

Удобство управления

Лучшую обратную связь с дорогой обеспечивает ГУР, также он позволяет водителю чувствовать пределы возможностей автомобиля на крутых поворотах.

Чтобы достичь таких же ощущений, ЭУР необходима тщательная калибровка, которую могут обеспечить только производители премиального сегмента.

Таким образом, гидроусилитель более информативен и дает своим владельцам более естественные ощущения от вождения, но управлять им физически тяжелее.

Надежность и эффективность

Часть мощности двигателя автомобиля при использовании ГУР расходуется на привод насоса, который работает постоянно. Поэтому при прочих равных условиях применение гидроусилителя приводит к повышению расхода топлива и к ухудшению динамических параметров. Помимо этого ГУР не может долгое время работать в предельных режимах. При удерживании рулевого колеса в крайнем положении в течение 10-15 секунд произойдет перегрев насоса, что приведет к повышенному износу элемента.

Электроусилитель в этом плане более экономичен: он не отбирает мощность двигателя напрямую и работает только при повороте колес. Дополнительного расхода топлива нет, равно как и ухудшения динамических характеристик автомобиля. Основной причиной отключения ЭУР можно считать перегрев электродвигателя. При этом узел подаст предупреждение водителю и ограничит производительность. В случае продолжения движения ЭУР отключится до полного остывания.

Область применения

Чем могут отличаться механизмы по этому параметру? Категорией транспортных средств, для которых применим тот или иной узел. Например, ЭУР слабый для тяжелых машин: его нельзя устанавливать на грузовой транспорт или тяжелые внедорожники. ГУР подходит для любых типов автомобилей.

Особенности конструкции электрогидравлического усилителя руля

Устройство состоит из следующих частей:

• насосного агрегата, в состав которого входит бачок с жидкостью и два насоса (электродвигателя и гидравлический). На этот компонент устанавливается электронный блок управления;
• гидравлический узел управления, состоящий из цилиндра с поршнем и торсиона;
• системы управления, регулирующей коэффициент усиления, исходя из скорости движения транспортного средства и поворота руля;
• электронного блока, принимающего сигналы от датчиков, анализирующего их и воздействующего в соответствии с ними на исполнительные устройства по заложенным алгоритмам.

Основные неисправности и способы их устранения своими руками

Извлеченная из автомобиля система

Какой бы ни была конструкция в вашем случае, даже если система выходит из строя, вы сохраняете управления. Ведь сохраняется прямая связь между рулевым валом и рейкой. Это обязательно требование безопасности. Поэтому, даже если поломка произойдет посреди движения, это не грозит вам неминуемой аварией.

Но все же, если не работает электроусилитель руля, то это серьезная проблема. Ведь управление автомобилем сразу же станет намного более сложным для вас. Основные неисправности приведем на примере отечественного автомобиля Лада Калина.

О проблеме вам будет сигнализировать желтый значок на панели приборов, изображающий руль с восклицательным знаком. Но его наличие не означает, что вы не можете ехать, просто управлять придется без участия электроусилителя.

Устройство под панелью

Причина может крыться в самом ЭУР. В этом случае, при зажигании система не проходит через автоконтроль и отключается, чтобы не мешать водителю. Как уже говорилось выше, заменять отдельные узлы практически невозможно и лучше не копаться в устройстве самому. Если ваш автомобиль на гарантии, обратитесь к производителю за заменой ЭУР. В любом случае, ремонт электроусилителя руля будет дорогим, ведь может потребовать ремонт рулевой рейки и другие работы.

Отключение ЭУР также может быть вызвано поломкой датчика скорости. Дело в том, что работы усилителя тесно зависит от того, на какой скорости вы движетесь. Чем быстрее машина, тем меньше усилия дает прибор, дабы вы могли лучше сам контролировать руль. Максимальное же давние идет, когда движение осуществляется на небольшой скорости или машина вообще стоит.

Из-за поломки датчика ЭУР будет отключаться автоматически, так как не получает его данных. Для исправления сложившейся ситуации, вам необходимо заменить сам датчик скорости.

Если ЭУР гудит, то это может быть признаком неправильно поставленного картера – корпуса (поддона) двигателя. В этом случае вибрация с него будет идти на усилитель и тот начнет гудеть. А значит, ремонт ЭУР будет заключаться в исправлении положения картера.

Похожие записи:

Nissan x-trail 2.5 cvt le platinum (12.2012 — 08.2014) — технические характеристики От «полуторки» до «козла»: 10 советских авто с самыми забавными народными прозвищами Renault kaptur 1.6 cvt drive (04.2016 — 03.2019) — технические характеристики Тойота хайлендер 2009 Lexus nx300 (лексус нх 300) Уаз утверждает, что вдвое повысил коррозионную стойкость автомобилей