Современные системы усилителя руля

Устройство и принцип работы электроусилителя рулевого управления

Электроусилитель рулевого управления (ЭУР), как и любой другой усилитель, призван уменьшить усилие, прилагаемое водителем при воздействии на рулевое колесо, тем самым повышая уровень комфорта и легкость управления автомобилем. Дополнительное усилие создается за счет электрического привода. Отсутствие гидравлических элементов в системе повышает ее надежность и создает дополнительные возможности для реализации таких функций, как автоматическая парковка. В настоящей статье разберем, какие еще особенности есть у ЭУР, узнаем его устройство и принцип работы.

1. Функции и назначение
2. Преимущества устройства
3. Устройство ЭУР
4. Электрический двигатель
5. Система управления
6. Принцип работы электроусилителя руля
7. Преимущества и недостатки электроусилителя руля
8. Неисправность EPS

Функции и назначение

Аббревиатура EPS (Electric Power Steering) переводится как “электрический усилитель руля”, который является альтернативой гидроусилителю. Главное предназначение ЭУР – снижение усилия, прилагаемого водителем на рулевое колесо в процессе управления автомобилем.

К основным преимуществам электроусилителя в сравнении с гидроусилителем можно отнести:

• высокую надежность за счет отсутствия гидравлики: исключается вероятность появления утечек и других неисправностей, характерных для ГУР;
• более высокую точность и удобство регулирования рулевого управления;
• экономию топлива за счет того, что электроусилитель работает только во время поворота руля.

Разновидностью ЭУР является система адаптивного электроусилителя, работающая совместно с системой курсовой устойчивости. Она дает важные преимущества с точки зрения безопасности: корректирует углы поворота колес, повышая устойчивость автомобиля, а также компенсирует недостаточную или избыточную поворачиваемость автомобиля.

Преимущества устройства

1. Надежность.
2. Возможность реализации автоматического управления автомобилем.
3. Простота обслуживания и бесшумная работа.
4. Экологическая и технологичность безопасность.
5. Возможность управления транспортным средством в случае выхода системы из строя.
6. Обеспечение легкости и плавности рулевого управления.
7. Обеспечение соответствия между углами поворота управляемых колес и руля.
8. Обеспечение пропорциональности между силами сопротивления повороту колес и усилием на рулевом колесе.

Устройство ЭУР

Конструктивно ЭУР состоит из следующих элементов:

• электродвигатель (электромотор);
• механическая передача (редуктор);
• система управления.

Электрический двигатель

Именно электромотор, который, как правило, представлен асинхронным электродвигателем, приводит в движение электроусилитель руля. При этом существует несколько схем установки электродвигателя:

1. Электрический двигатель передает усилие на вал рулевого колеса.
2. Электрический мотор передает усилие на рулевую рейку.

В первом варианте конструкции электроусилитель встроен в рулевую колонку, и электрический двигатель осуществляет передачу крутящего момента на вал рулевого колеса посредством механической передачи.

Варианты установки электродвигателя

Наиболее востребованным считается второй вариант, который называют электромеханическим усилителем рулевого управления (ЭМУР). Варианты его конструкции могут быть представлены в виде усилителя руля с двумя шестернями или усилителя руля с параллельным приводом.

В ЭУР с двумя шестернями передача крутящего момента осуществляется от рулевого колеса на рейку рулевого механизма одной шестерней; на другую шестерню момент передается при помощи электрического мотора.

В ЭУР с параллельным приводом электромотор передает усилие на рейку рулевого механизма за счет ременной передачи или передачи винт-шариковая гайка.

Система управления

Система управления ЭУР состоит из:

• входных датчиков;
• электронного блока управления;
• исполнительного устройства.

• датчик угла поворота рулевого колеса;
• датчик крутящего момента на рулевом колесе.

Помимо этих элементов система управления ЭУР использует информацию, поступающую от блока управления ABS (колесные датчики скорости) и от блока управления двигателем (датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя).

ЭБУ обрабатывает сигналы датчиков, на основании которых дает команду начать работу исполнительному устройству, в роли которого как раз является электрический двигатель усилителя.

Принцип работы электроусилителя руля

Принцип работы электроусилителя руля следующий: при повороте водителем рулевого колеса происходит скручивание торсионного вала. Эту информацию блоку управления передает датчик крутящего момента. ЭБУ обрабатывает данные, соотносит их с показаниями других датчиков и вычисляет усилие, которое необходимо приложить, чтобы помочь водителю повернуть колеса. Электрический двигатель получает команду и воздействует на вал рулевой колонки либо на рулевую рейку.

Различают следующие режимы работы электроусилителя:

• поворот автомобиля в обычном режиме;
• поворот машины на большой скорости;
• поворот машины на малой скорости;
• возврат колес в среднее положение;
• поддержание колес в среднем положении.

Преимущества и недостатки электроусилителя руля

К основным преимуществам ЭУР относятся:

• экономия топлива – электрический мотор исключает необходимость отбора части мощности у двигателя;
• надежность за счет отсутствия гидравлической системы;
• обеспечение лучшей связи водителя с дорогой;
• компактность и простота обслуживания;
• удобство регулирования характеристик рулевого управления;
• возможность реализации автоматического управления.

К минусам устройства относятся:

• невозможность использования устройства на тяжелых грузовиках из-за его малой мощности;
• недостаточная влагозащищенность;
• высокая стоимость.

Неисправность EPS

Если на панели приборов загорелась контрольная лампа (значок, на котором находится руль с восклицательным знаком), то это говорит о неисправности EPS. Появление ошибки говорит о том, что электроусилитель не проходит самодиагностику при включении зажигания. Причиной неисправности могут быть множество факторов, например выход из строя какого-нибудь из датчиков, входящих в систему управления EPS. Хотя управлять автомобилем можно и без электроусилителя, но делать этого не стоит. Лучше обратится к специалистам.

8.2 Назначение и типы усилителей рулевого управления

Назначение усилителя рулевого управления

Габариты и масса легковых автомобилей любых классов со временем только увеличиваются, и применения реечного рулевого механизма часто недостаточно для обеспечения комфортного управления транспортным средством. Единственным верным инженерным решением было внедрение в систему рулевого управления усилителя.

На сегодняшний день существуют два типа усилителей рулевого управления:

• гидравлический;
• электромеханический.

Гидравлический усилитель рулевого управления

Система с гидравлическим усилением рулевого управления включает в себя:

• насос (с расширительным бачком);
• контрольный клапан;
• исполнительный механизм;
• собственно рабочую жидкость.

Насос создает избыточное давление рабочей жидкости в системе. При вращении рулевого колеса контрольный клапан смещается и открывает канал в исполнительный механизм для рабочей жидкости под давлением. В исполнительном механизме находится поршень, связанный через шток (тягу) с рулевой трапецией. Под давлением рабочей жидкости поршень перемещается, создавая дополнительное усилие на рулевом приводе, уменьшая тем самым усилие, требуемое от водителя для вращения рулевого колеса.

В зависимости от того, в какую сторону вращается руль, рабочая жидкость под давлением подается в полость над поршнем или под ним.

Когда рулевое колесо стоит по центру, насос перекачивает рабочую жидкость без нагрузки фактически вхолостую. Как только руль начинает поворачиваться, давление жидкости в системе возрастает и достигает максимума при крайнем (правом или левом) положении рулевого колеса.

Рисунок 8.8 Принципиальная схема системы гидравлического усилителя рулевого управления.

Рисунок 8.9 Рулевой механизм с гидравлическим усилителем.

Внимание
В автомобиле с гидравлическим усилителем рулевого управления запрещается длительное время удерживать руль в одном из крайних положений, так как это может привести к повреждению нагнетательного насоса.

Насос может приводиться ремнем от двигателя или же от отдельного электродвигателя.

Электромеханический усилитель рулевого управления

Гидравлический привод усилителя рулевого управления «привередлив»: необходимо регулярно следить за всеми соединениями, чтобы вовремя обнаружить и устранить утечки рабочей жидкости, кроме того, есть вероятность засорения рабочей жидкости. При необходимости снятия рулевого механизма возникает потребность в сливе рабочей жидкости. А при заправке гидропривода свежей рабочей жидкостью необходимо выполнять операции по удалению воздуха из системы. И совсем другое дело — электромеханический усилитель: нет рабочей жидкости, патрубков, прокачки, и есть электродвигатель и блок управления, контролирующий частоту вращения рулевого колеса. Блок управления также отслеживает скорость автомобиля и углы поворота руля. Блок управления при определенных значениях скорости может посылать сигнал на электромотор с целью «зажимания» или «отпускания» руля.

Примечание
Термины «зажать» и «отпустить» касательно руля появились благодаря журналистам и означают увеличение или уменьшение усилия, требуемого для поворота рулевого колеса, соответственно.

Существует несколько схем установки электромотора усилителя:

• на рулевой колонке;
• на валу-шестерне рулевого механизма;
• на рулевом механизме.

Многочисленные тесты автомобилей с электромеханическим усилителем показали, что наилучшая схема установки электромотора – на рулевом механизме, так как этим достигается наилучшая обратная связь рулевого управления.

Рисунок 8.10 Пример рулевого управления с электромеханическим усилителем на рулевой колонке.

Примечание
Под обратной связью рулевого управления подразумевается связь с дорогой. Ведь, когда мы вращаем руль, колеса поворачиваются, воздействуя таким образом на дорогу, а во время движения на колесо действует множество сил, связанных с его качением. Так вот: передача всех этих сил от дороги на колесо и далее на руль и является обратной связью. Выражается эта обратная связь, в основном, в пропорционально возрастающем усилии на рулевом колесе, которое зависит от угла поворота руля и скорости движения автомобиля. Термин чаще всего применяется для автомобилей с усилителем рулевого управления.

Если на машине с усилителем руля обратная связь отсутствует, значит усилие на рулевом колесе не изменяется в зависимости от угла поворота руля и скорости прохождения автомобилем поворота. Когда автомобиль стоит на месте или двигается медленно, то легкость вращения руля только к лучшему. Однако при маневрировании на скорости отсутствие пропорционально повышающегося усилия на руле может сыграть злую шутку, так как по объективным и субъективным ощущениям тяжело будет выбрать единственно верное положение руля.

Разновидности современных систем усилителя руля: достоинства и недостатки

Многие автомобилисты со стажем прекрасно помнят о том, как сложно было в прошлом управлять автомобилями, которые не оснащались гидроусилителем руля. Действительно, если бы для рулевого управления требовалось столько же усилий, сколько требуется в действительности на поворот передних колёс, то процедура управления автомобилем не доставляла бы нам никакого удовольствия. Специально для упрощения управления были разработаны усилители руля, о современных модификациях которых мы и поговорим в этой статье.

Используемые сегодня усилителя руля позволяют существенно уменьшить необходимое усилие для поворота руля, при этом вся рулевая система отлично защищена от ударов и вибрации, которые неизменно возникают при использовании автомобиля на разбитых дорогах.

В настоящее время на автомобилях используется три различных типа усилителей рулевого управления:

3. Электрические усилители.

Первоначально использовались простейшие гидравлические устройства, которые впервые появились в США еще в середине прошлого века. Это надежная и простая в ремонте конструкция, которая с успехом использовалась на протяжении многих десятков лет.

В девяностых годах прошлого века появилось новое поколение электрогидравлических рулевых усилителей, в которых часть работа выполнялась электродвигателями, что, по замыслу инженеров, должно было повысить эффективность использования таких автомобилей. Однако электрогидравлические рулевые усилители зарекомендовали себя не с лучшей стороны. Они не отличались надежностью, были сложны в ремонте и эксплуатации, при этом не было каких-либо существенных преимуществ в сравнении с классической гидравликой у автомобилей, оснащенных такими технологиями.

Лишь в начале двухтысячных годов появились первые электрические усилители, которые пользовались большой популярностью у автовладельцев, они обеспечивали не только простоту управления автомобилем, но и повышали безопасность на высокой скорости.

Рассмотрим поподробнее такие современные технологии усилителей рулевого управления.

Гидравлический усилитель

Гидравлические усилители, несмотря на свою относительную простоту конструкции, отличаются эффективностью, при этом они надежны и просты в использовании. Такой усилитель включает бачок с гидравлической жидкостью, а также насос с приводом от двигателя, который и отвечает за нагнетание в системе необходимого давления. Принцип действия таких гидравлических усилителей чрезвычайно прост. Используемая помпа обеспечивает давление в системе гидравлики, что путем воздействия на рулевую рейку существенно упрощает вращение руля.

Преимущества гидравлических усилителей:

1. Точное управление.

2. Безопасность при отказе гидроусилителя.

3. Амортизация ударов и полная защита рулевой колонки от повреждения.

4. Упрощение маневрирования на низкой скорости.

Однако и недостатки у таких гидравлических усилителей всё же имеются. Это ненадежность гидравлических трубок, что приводит к протечкам и необходимости ремонта. Также постоянно работающий гидродвигатель усилителя приводит к увеличению расхода топлива.

Электрогидравлические усилители

Электрогидравлический усилитель представляет собой модернизированную технологию гидравлики, в котором привод насоса осуществляется не от двигателя, а от электромотора. Подобное позволяет существенно сократить расход топлива, причём экономия может составить порядка 1 литра бензина на 100 километров пробега автомобиля.

В таких электрогидравлических усилителях насос работает не постоянно, а лишь при изменении положения руля. При этом механическое соединение рулевой колонки и рейки сохраняется, соответственно обеспечивается качественная обратная связь водителя с дорогой.

Преимущества электрогидравлических усилителей рулевых управлений:

2. Экономия топлива.

Недостаток у электрогидравлического усилителя – это ненадежность используемого электрооборудования, что приводит к необходимости частого ремонта, а сама система крайне критична к качеству сервиса.

Электрические усилители руля

Основой такого механизма является специальный электропривод, который передает соответствующие сигналы от рулевой колонки на рейку и к сервоприводу каждого колеса. В зависимости от своей модификации у такого электрического усилителя может отсутствовать прямая связь между баранкой и рулевой рейкой.

Принцип действия электрического усилителя чрезвычайно прост. Вращение рулевого колеса измеряется соответствующими датчиками, после чего сигналы передаются электронному блоку управления и в последующем пересылаются на электродвигатель, вращающий рейку.

Преимуществом данной технологии является следующее:

1. Экономия расхода топлива.

2. Наличие обратной связи с дорогой.

3. Возможность изменения передаточного числа на высокой и низкой скорости.

4. Надежность используемого оборудования.

В сравнении с электрогидравлической системой последнее поколение усилителей отличаются лучшей надежностью, при этом отсутствие механической связи рулевой колонки и рейки избавляет водителя от вибрации и ударов на руле, которые могут возникать при эксплуатации автомобиля на разбитых дорогах.

Большинство новых автомобилей сегодня оснащаются именно таким электрическим усилителем руля, что объясняется простотой обслуживания, надежностью и эффективностью такой системы.

Выводы

На сегодняшний день именно электрические усилители руля являются самыми надежными и практичными. Использование данной технологии позволяет обеспечить существенное упрощение управление автомобилем, при этом на малых скоростях руль от упора до упора делает около одного-полутора оборотов, тогда как на высокой скорости управление становится максимально острым и информативным. Современные электрические усилители руля обеспечивают удобство управления автомобилем вне зависимости от скорости машины, при этом водитель получает полный контроль над транспортным средством, отличную обратную связь и возможность значительной экономии топлива в сравнении с использованием классических гидравлических усилителей руля.

Современные усилители руля

Усилитель руля является важнейшей опцией современных авто. Он снижает прилагаемые на руль усилия, смягчает удары дорожных неровностей, улучшает маневренность и чувство движения.

Первый автомобиль с гидравликой появился в США в 50-х годах прошлого столетия.С тех пор принцип работы гидравлического усилителя практически не изменился, однако ему на смену пришли более технологичные решения.

Современные модели сложно представить без этой системы. В настоящее время производители используют гидравлические, электрические и электрогидравлические усилители руля. Рассмотрим каждую из систем подробнее.

Гидравлический усилитель руля

В качестве рабочей жидкости используется специальное масло. Устройство работает следующим образом: двигатель приводит в движение насос, создающий необходимое давление в системе. Далее распределитель подает определенное количество масла в силовой цилиндр, который поворачивает колеса. Нормирование осуществляется в зависимости от угла поворота колес, сопротивления дорожного покрытия и других факторов.

В современных моделях авто гидроусилители являются частью рулевого механизма. Помимо своей основной функции они также поглощают толчки неровной дороги, чтобы водитель не ощущал их на руле. В случае повреждения шины система позволяет водителю удержать машину на дороге.

Электрический усилитель руля

Данной системой оснащается большинство современных автомобилей. Конструкция электроусилителя значительно проще, чем в предыдущем случае. Главными элементами устройства являются электромотор, который при необходимости поворачивает рулевой вал, и блок управления датчиками скорости и угла поворота руля, оборотов двигателя и скорости автомобиля.

Современные электрические усилители компактны и не требуют обслуживания. Производители постоянно работают над надежностью этих устройств. Каждый автомобиль с установленным электроусилителем обязательно проходит проверку на безопасность.

Электрогидравлический усилитель руля

Этот вариант был разработан, чтобы избавиться от недостатков чистой ”гидравлики”, хотя работает он по тому же принципу. В комбинированном варианте насос приводится в движение собственным электромотором, работу которого контролирует специальная электроника.

Изменение параметров усиления осуществляется автоматически в зависимости от текущих условий движения. В некоторых моделях предусмотрена возможность регулировки коэффициентов усиления. Таким образом, водитель может подстроить работу системы под себя.

Усилители рулевого управления

Водители со стажем на всю жизнь запомнили специфику управления машиной без усилителя рулевого управления: на стоящем автомобиле колеса провернуть очень сложно, крутить рулем необходимо в движении. К счастью, необходимость в овладении подобными навыками осталась в прошлом, практически все современные машины оснащены усилителями руля.

• легко вращать руль;
• при маневрировании необходимо меньшее количество поворотов руля;
• легче удержать машину на нужной траектории при повреждении колеса или иных экстремальных ситуациях;
• при наезде на препятствие усилитель действует как демпфер, сглаживая удар при передаче на руки водителя.

В автосалонах ГК FAVORIT MOTORS представлены автомобили с разными типами усилителей рулей.

Классификация усилителей рулевого управления

Гидравлический усилитель руля (ГУР)

Это один из наиболее распространенных типов, применяемый с 50-х годов прошлого века. Состоит из насоса, гидроцилиндра, бачка с запасом гидравлической жидкости (также называют маслом ГУР) и распределителя, соединенных между собой трубками. Насос, соединенный приводом с двигателем, создает необходимое давление в системе. Гидроцилиндр преобразует давление жидкости в перемещение поршня и штока, тем самым облегчает вращение колес.

Гидравлический усилитель нравится опытным водителям по той причине, что обеспечивает информативное и точное управление. При выходе из строя, руль будет сложно вращать, но все же доехать до сервиса можно.

Минусы такой системы:

• на насос уходит часть энергии двигателя, что приводит к увеличению расхода топлива;
• есть вероятность протечек системы.

При нарушении герметичности системы жидкость постепенно уходит. Если это вовремя не заметить, то из строя может выйти дорогостоящий узел. Когда вы заметите снижения уровня жидкости в бачке ГУР, необходимо немедленно связаться с технической службой ГК FAVORIT MOTIRS. Квалифицированные мастера в короткие сроки устранят неисправность.

Электрический усилитель руля (ЭУР)

Миром правит электричество, и сейчас большое распространение получили электрические усилители руля, состоящие из электродвигателя, механической передачи и системы управления (датчиков). Датчик фиксирует действия водителя и активирует мотор, интегрированный в рейку рулевого колеса. В результате от водителя требуется минимальное усилие.

Такая система компактна, не так уж дорога, требует минимальных настроек. Вероятность выхода из строя, по сравнению с гидравлической, мала. Чаще всего причина неисправности состоит в окислении контактов или неисправности датчика. Бывают случаи, когда причиной дефекта становятся сбои в работе блоков управления или скачки напряжения бортовой сети. В этом случае на панели приборов загорится сигнал неисправности, и нужно оперативно связаться с технической службой ГК FAVORIT MOTORS.

Электрогидравлический усилитель руля (ЭГУР)

Замкнутая система состоит из тех же элементов, что и классический гидравлический усилитель руля: насос, гидроцилиндр, распределитель, бачок с запасом жидкости ГУР. Основное отличие в том, что насос вращает дополнительный электродвигатель, получающий питание от генератора. Такая система работает не постоянно, а только в момент вращения колеса, что снижает расход топлива. Вероятность утечки жидкости ГУР и выхода из строя электрических блоков, разумеется, есть, но и преимущества налицо: энергоэффективность, сочетающаяся с информативностью и точностью управления.

Деление по принципу действия

Усилители могут быть адаптивными (также используется термин активный) и неадаптивными. Первые имеют переменный коэффициент усиления, который зависит от скорости машины: на малом ходу руль крутится легко, при наборе скорости рулевое колесо наливается тяжестью. Это сделано в целях безопасности, поскольку сильный и резкий поворот руля на скорости может привести к аварии. В конструкцию адаптивного усилителя руля входит дополнительный датчик скорости.

Как сберечь и продлить жизнь усилителю руля

Часто водители сами выводят из строя системы. Классический случай: попытка забраться на высокий бордюр с сильно вывернутыми колесами. Создается повышенное давление в гидравлической системе, что приводит к утечке. От повышенной нагрузки может выйти из строя электромотор. Эксперты ГК FAVORIT MOTORS не рекомендуют удерживать руль в крайнем положении более 4 секунд – опять же по причине возникновения избыточного давления.

В морозы перед стартом нужно слегка разогреть жидкость ГУР. Для этого достаточно пары-тройки вращений рулем. И, разумеется, нужно периодически проверять натяжение ремня привода насоса гидроусилителя, контролировать уровень рабочей жидкости в бачке, своевременно производить замену жидкости ГУР вместе с фильтром.

Как видите, большинство рекомендаций относится к гидравлическим или электрогидравлическим системам. Электрические усилители требуют меньшего ухода.

Современные системы усилителя руля

Статья о современных системах усилителя руля. Их особенности, достоинства и недостатки. В конце статьи — видео о том, как установить усилитель руля своими руками.

Содержание статьи:

• Для чего нужен усилитель руля
• Гидравлический усилитель
• Электрогидравлическая установка
• Электрический усилитель
• Сравнительные функции
• Видео об установке усилителя руля своими руками

Если бы водитель тратил на рулевое управление столько же усилий, сколько в действительности требуется на поворот передних колес, то сам процесс не только не приносил бы удовольствия, но и вряд ли был бы возможен вообще.

Разумеется, для того, чтобы облегчить автолюбителю пользование рулевым управлением, существуют разного рода приспособления, которые усиливают поворотные движения руля, совершаемые руками водителя. Об этих приспособлениях – о системах усиления рулевого управления, и пойдет речь в данной статье.

Для чего нужен усилитель руля

Хороший усилитель руля не только облегчает физическое напряжение рук водителя, но также предохраняет рулевую систему от ударов, которые возникают от некачественной дороги. Помимо этого, водитель с помощью усилителя руля может легко удерживать машину на месте, если повредились шины колес переднего моста.

Приспособления для усиления руля можно разделить на следующие категории: электрические усилители, электрогидравлические, а также гидравлические.

Самые простые и проверенные временем – это гидравлические устройства для усиления рулевого управления. Впервые они появились в США в середине ХХ столетия. Это изобретение оказалось настолько надежным и, соответственно, востребованным, что сохранило свою актуальность до сего дня.

В 90-е годы прошлого столетия появились рулевые усилители нового поколения – электрогидравлические, которые зарекомендовали себя далеко не худшим образом. Однако прогресс не стоял на месте, и уже в нашем новом ХХI веке мир познакомился с электрическими усилителями руля.

Все три разновидности моделей усилителей рулевого управления имеют право на существование, поскольку у каждого из них есть свои преимущества. Рассмотрим каждую разновидность в отдельности.

Гидравлический усилитель

С общим принципом работы гидравлики каждый образованный человек знаком еще со школьной скамьи. Если объяснять на пальцах, то скажем так: берутся два сообщающихся трубчатых сосуда, один из которых имеет широкий диаметр, а другой — узкий. Сосуды заполняются жидкостью. После этого поршнем создается давление в сосуде узкого диаметра, отчего в широкой части сосуда сила давления увеличивается многократно. Вот и весь принцип, который довольно широко используется как в машиностроении, так и в других отраслях промышленности.

Гидравлический усилитель действует следующим образом: гидронасос активирует гидродвигатель, в результате чего возникает давление масла в системе гидравлики. Это давление по принципу цепной реакции начинает воздействовать на поршень рулевой рейки, значительно облегчая вращение «баранки» руля.

Преимущества гидравлического усилителя:

• облегчение маневрирования путем снижения передаточного отношения механизма руля;
• амортизация ударов на рулевое колесо от неровной дороги;
• фиксация руля в экстремальных ситуациях;
• безопасность при поломке гидроусилителя;
• точное и «послушное» управление.

Недостатки гидравлического усилителя:

• беспрерывно работающий гидродвигатель значительно повышает расход топлива;
• ненадежность гидравлических трубок может стать причиной протечек;
• повышенная сложность устройства гидроусилителя.

Гидроусилитель состоит из следующих компонентов:

• насос;
• гидроцилиндр;
• соединительные трубки;
• распределитель;
• масло.

Электрогидравлический усилитель

Устройство электрогидравлического усилителя по принципу действия во многом соответствует принципу работы гидравлического усилителя. Однако разница есть, и она довольно выгодна для водителя, потому что такой усилитель руля дает экономию горючего более одного литра на 100 километров.

Дело в том, что гидронасос не приводится в движение от двигателя автомобиля, а своевременно запускается электродвигателем именно тогда, когда это нужно. Такая необходимость возникает при повороте руля. Как только водитель начинает поворачивать руль, включается электродвигатель, который вращается от генератора, и от электромотора уже начинает функционировать насос.

Достоинства такого усилителя рулевого управления:

• информативность;
• точность;
• экономия топлива;
• эффективность.

Недостатки: электрогидравлический усилитель может отказать при поломке электрооборудования и при сбоях в электронике.

Электрический усилитель

Этот механизм усиливает поворот руля при помощи специально разработанного электропривода. Поскольку это самая последняя версия усилителя рулевого управления, во многих новых автомобилях чаще всего можно встретить именно ее.

Принцип действия электроусилителя гениально прост: любое вращательное движение рулевого колеса фиксируется специальными датчиками, которые тут же передают соответствующий импульс в электронный блок управления. Там сигнал подлежит обработке и затем пересылается на электродвигатель, который и помогает водителю вращать рулевой вал.

Благодаря электрическому усилителю рулевого управления водитель может:

• без особых усилий и совершенно безопасно поворачивать автомобиль на малых и больших скоростях;
• возвращать передние колеса в среднее положение;
• легко фиксировать колеса в средней позиции.

Преимущества электрического рулевого привода:

• небольшие габариты;
• удобное регулирование и упрощенный процесс настройки;
• отсутствие системы гидравлики;
• энергоэкономия;
• топливная экономичность.

Недостатки электрического усилителя являются общими с недостатками электрогидравлических рулевых усилителей – отказ работы устройства в результате экстремальных ситуаций. Такие ситуации возникают при нарушениях работы блока управления, падения напряжения в электрооборудовании, а также при некачественных контактах на клеммах. При такого рода сбоях электродвигатель усилителя обесточивается, а на приборную панель приходит сигнал неисправности оборудования.

Надо заметить, что управление автомобилем особо не пострадает, хотя неопытных водителей это может обескуражить. Но не стоит бояться ни подобных ситуаций, ни самих машин с электрическим рулевым усилителем: производители дают надежную гарантию безопасности.

Составными элементами электроусилителя являются:

• система управления;
• механическая передача;
• электродвигатель.

Сравнительные функции

Самыми популярными и востребованными в среде автолюбителей являются гидроусилители и электроусилители рулевого управления. Эти две разновидности усиления рулевого управления имеют свои достоинства и недостатки, поэтому разберем в этой связи каждый усилитель в отдельности.

При поломке гидравлической системы управление автомобилем становится вообще невозможным – это довольно серьезный недостаток. Кроме того, гидравлический усилитель вынужден работать беспрерывно, и поэтому об экономии топлива говорить не приходится. И, наконец, обслуживать гидравлический усилитель намного дороже, чем, например, усилитель электрический.

Электрический усилитель рулевого управления имеет более простой механизм и, соответственно, является более простым и дешевым в обслуживании. Это выгодно.

Как мы уже говорили, при неисправной гидравлике у гидравлического привода движение автомобиля невозможно.

А вот если в дороге сломается электрический усилитель, положение будет не таким безнадежным: рулить автомобилем все равно будет можно. Единственное неудобство при этом – водителю придется прикладывать намного больше усилий при вращении «баранки», но это для крайнего случая это не такая уж и большая беда.

Кроме того, в самом устройстве электроусилителя за ненужностью не имеется гидрошлангов, прокладок, жидкости и сальников, что избавляет водителя от излишних проблем. Об экономии топлива при электрическом усилителе вообще говорить не приходится: устройство работает от электрогенератора и к потреблению топлива вообще не имеет никакого отношения.

Заключение

Исходя из приведенных фактов, стоит сделать заключение, что именно электрический усилитель управления рулем является самым удобным и самым надежным. Но это совсем не значит что буквально все автолюбители, которые еще не сделали свой выбор, прочтя эту статью, должны сразу же приобретать именно электрические усилители.

Надо заметить, такие устройства для усиления руля могут быть не для всех водителей удобными. Некоторые автолюбители полагают, что у электрических усилителей рулевого управления не слишком высокая информативность. Но, надо сказать, что этот недостаток не очень большой, и те достоинства, которые имеются, вполне его компенсируют.

У электрических усилителей, все-таки довольно высокая степень эффективности, экономичности и надежности. Поэтому, надо думать, будущее останется за ними.

Установка усилителя руля своими руками — в видео:

Современные системы усилителя руля

Современный автомобиль сложно представить без усилителя рулевого управления. Ведь легкость вращения «баранки» — один из важнейших потребительских параметров. Разные производители предлагают различные варианты усилителей. Чем они отличаются друг от друга?

Первые усилители были использованы серийно в 30-х годах ХХ века на грузовиках. Тогда водитель уже с трудом справлялся с поворотами колес, несмотря на огромный диаметр «баранки», и даже помощнику шофера (тогда существовала и такая должность) помимо обязанностей по обслуживанию автомобиля добавили новую повинность – в крутых виражах он помогал крутить руль. По сути, машиной управляли «в четыре руки».

Пневматический усилитель руля

Поскольку в тормозах работал сжатый воздух, решение лежало на поверхности — сделать усилитель пневматическим. Такие устройства были просты и дешевы, но очень шумны. При этом точно спрогнозировать, насколько надо крутить «баранку», чтобы вписаться в поворот, мог только очень опытный водитель. Дело в том, что пневматика работала по принципу «включено-выключено» — если руль повернуть чуть-чуть, усилитель не работал, на больших же углах «баранка» уже не сопротивлялась вращению, а уже сама рвалась из рук и колеса мгновенно выворачивались полностью. А попадись на дороге яма или выбоина, колеса из-за большой упругости воздуха могли повернуть, куда им вздумается.

Гидравлический усилитель руля

Поэтому в середине столетия воздух сменила жидкость. Гидравлические усилители лишены недостатков предшественника. Приводимый двигателем насос создает необходимое давление. Распределитель, связанный с рулевым валом, отслеживает угол поворота «баранки» и сопротивление на ней, дозируя количество масла, направляемого в дополнительное устройство, которое и поворачивает колеса. Оно может стоять отдельно от рулевого механизма или составлять с ним единое целое. В последнем случае гидроусилитель называют интегральным. Его-то в основном и применяют на легковых автомобилях — от «Лады» до «Мерседеса».

Гидроусилитель еще и сглаживает толчки от неровностей дороги, приходящие на «баранку». При этом «гидравлика» настолько эффективна, что позволяет удержать машину на дороге, даже если вдруг лопнет покрышка и сопротивление на рулевом колесе резко многократно возрастет. Улучшается маневренность — от упора до упора «баранку» крутить надо меньше.

Минусы гидроусилителя вытекают из его сложности. В нем необходимо контролировать уровень жидкости, следить за герметичностью магистралей, менять масло и т.п. Насос усилителя работает постоянно, независимо от того, поворачивает водитель руль или нет. Значит, двигатель теряет впустую ни много ни мало около 7% мощности (для городской микролитражки — существенная цифра). Давление в системе напрямую зависит от оборотов коленвала. Поэтому при маневрах на малых скоростях или при быстром вращении «баранки» производительности насоса не хватает. Руль, как говорится, «закусывает». А на трассе он, наоборот, становится «пустым», теряется «чувство дороги» — ведь при высоких оборотах мотора усилитель работает по максимуму, чтобы решить эту проблему применяют специальные устройства (насос с переменной производительностью, различные клапаны, модуляторы и т.д.), усложняя и удорожая и без того сложный механизм. Кроме того, вся система очень тяжелая. Покупателю это не принципиально, а вот конструктор для сохранения заданных параметров автомобиля (ресурс, максимальная скорость и т.д.) вынужден увеличивать мощность двигателя, усиливать другие элементы, что в свою очередь удорожает машину.

Электрогидроусилитель

Электрогидроусилитель лишен большинства недостатков «чистой» гидравлики. Такие устройства устанавливаются, например, на «Ford Focus» второго поколения. По конструкции электрогидравлический усилитель аналогичен гидравлическому, но только давление в нем создает насос, приводимый не двигателем машины, а собственным электромотором. Его работой руководит электроника. Иногда водитель даже сам может выбрать режим работы. Например, «городской» (руль работает легче) или «движение по трассе» (руль становится «тяжелее», что повышает точность управления на высоких скоростях). Производительность электрогидроусилителя не зависит от оборотов мотора, его мощность теряется только на привод генератора, но масса системы в целом и ее сложность остаются на прежнем уровне. Таким образом, электрогидроусилитель – переходный вариант от гидравлики к электроусилителю.

Электроусилитель руля

Электрический усилитель год от года все популярнее. Им оснащены большинство автомобилей последних моделей. Его конструкция проще, чем у гидро- и электрогидроусилителя — электромотор просто доворачивает рулевой вал.

Электроусилитель компактен и расположен на рулевой колонке. Командует им электронный блок, собирающий и обрабатывающий сигналы от нескольких датчиков (углы и скорости поворотов «баранки», скорость автомобиля, обороты двигателя и т.п.). Такой усилитель в целом легче и проще своих предшественников, не требует обслуживания‚ но усилие на руле многим водителям кажется искусственным. У них возникает ощущение управления автомобилем в компьютерной игре. Тем не менее большинство изготовителей работает над совершенствованием именно этой системы. Ведь кроме всего прочего, электроусилитель позволяет реализовать большинство новомодных функций: автопарковка, удержание машины в своей полосе, а также будущее использование автопилотов. А это значит, что электрические усилители – самые перспективные.

Электроусилитель руля: за и против

01.02.2018 Автор: Мастер Сервис 4843

Поведение руля — возврат в нейтральное положение, отклик, информативность — зависит от конструкции и состояния системы рулевого управления, а также типа усилителя руля.

Сегодня популярны два типа усилителей — гидравлические и электрические, у которых примерно одинаковое количество поклонников.

Электроусилитель руля — это электромеханическая система, которая состоит из:

• электродвигателя — синхронный или асинхронный;
• программируемого блока управления (ЭБУ) — Собирает показания датчиков и рассчитывает нужное усилие;
• датчика крутящего момента — оценивает величину крутящего момента на руле. Устанавливается на концах торсиона в рулевом валу. Бывает оптический, магниторезистивный, индуктивный;
• датчика угла поворота руля;
• датчика механической передачи.

Как работает электроусилитель

Чем сильнее водитель поворачивает руль, тем больше закручивается торсион. Показатель приложенного усилия считывается датчиком крутящего момента. Одновременно датчик угла поворота руля считывает степень отклонения рулевого колеса относительно нейтрального положения, а датчик скорости передает показания о скорости автомобиля. Эти данные поступают в электронный блок управления, который рассчитывает усилие на руле и передает на электродвигатель ток нужной силы.

Например, вам нужно выехать с парковочного места. Скорость авто при этом нулевая, вы интенсивно и на большой угол поворачиваете руль — ЭБУ считывает показания датчиков и подает в электродвигатель ток большей силы, чтобы преодолеть сопротивление от дороги и помочь вам вывернуть колеса припаркованного автомобиля.

Электроусилитель руля: преимущества и недостатки

Недостатки электроусилителей обуславливаются их конструкцией и местом расположения. Электроусилитель может быть интегрирован в рулевую колонку или встроен в рулевую рейку.

Колонка с EPS — самая дешевая вариация, устанавливается на бюджетных легковых автомобилях. Основные недостатки связаны с конструкцией узла: вращающийся ротор определенной массы невозможно остановить мгновенно — появляется паразитный момент инерции. Плюс, червячная передача повышает потери на трение. В результате руль становится неинформативным, а сопротивление возрастает, и убрать эти недостатки невозможно. Поэтому водители, пересевшие с автомобилей с ГУР на авто с ЭУР в рулевой колонке, не в восторге от электроусилителя. Механическая рейка — одновременно преимущество и недостаток: с одной стороны, конструкция сухой рейки максимально простая. С другой, сухая рейка может корродировать до предела, не подавая признаков неисправностей. Ремонт рейки с ЭУР включает диагностику, устранение неисправностей в механической и/или электронной части. В некоторых случаях рационально купить рулевую рейку с EPS.

Рулевая колонка с электроусилителем

Электроусилитель, интегрированный в рейку:

• С червячным приводом. Электромотор расположен рядом с зубчатым сектором рейки и приводит в движение червячную передачу. У этих электроусилителей такие же недостатки, как и у встроенных в рулевую колонку, — потери на инерцию и трение. Так как узел интегрирован с рейкой, ремонтировать его сложно и дорого.
• С двойным (параллельным) приводом. Электромотор расположен на противоположном конце от рулевого вала. Один привод — стандартный зубчатый сектор, как в любой рейке. Во втором приводе винтом выступает резьба на штоке — вращение от электромотора передается через червячную передачу. В этом случае присутствуют удвоенные потери на трение из-за второго зубчатого сектора, поэтому ремонтировать такой ЭУР сложнее и дороже.
• Вал-муфта. Самая удачная конструкция электроусилителя. Вал рейки проходит непосредственно через электродвигатель, объединенный с рулевым механизмом. Вместо червячной передачи в приводе применяется шариковый подшипник — шарики передают вращение. Благодаря особой конструкции электродвигателя потери на трение и инерцию в таком ЭУР минимальны, а информативность и усилие на руле оптимальны.

Электроусилитель с параллельным приводом и червячной передачей

Электроусилитель с параллельным приводом вал-муфта

Несмотря на сложность узла и существующие недостатки, почти половина современных автомобилей оснащены электроусилителями.

Владельцы автомобилей с электроусилителем выделяют несколько весомых преимуществ:

• Экономия топлива. ЭУР начинает работать, только когда водитель поворачивает руль: усилие, приложенное к рулю, а также сопротивление колес при повороте закручивают торсион — это сигнал для усилителя включиться. При нейтральном положении руля электроусилитель не работает, не потребляет энергию и не крадет мощность у двигателя — это позволяет экономить до 1 л топлива на 100 км.
• Хороший отклик руля. На высоких скоростях ЭУР работает точно, на низких — плавно. Блок управления получает сведения от нескольких датчиков и рассчитывает усилие на основании этой информации.
• Возможность настроить дополнительные функции.
• Компактность.
• Простая конструкция: нет насоса, бачка, шлангов и трубок, уплотнительных элементов, которые нужно систематически менять.
• ЭУР не требует обслуживания.

Вместе с развивающимися технологиями совершенствуются и электроусилители: разработчики устраняют проблемы в программной части, ищут оптимальные конструкции, способы расположения и взаимодействия узлов рулевого управления. С другой стороны, гидроусилитель более предсказуемый и привычный для большинства водителей, да и обслуживать ГУР не так уж сложно.

ЭУР: назначение, устройство механизма, принцип работы, а также плюсы и минусы

Одна из проблем, которая стоит перед инженерами в области автомобилестроения – облегчение рулевого управления. Долгое время эта задача решалась одним способом; увеличивался диаметр рулевого колеса и повышалось передаточное отношение привода. Подобный метод позволял с легкостью управлять даже тяжелыми грузовиками. При этом никаких требований к комфорту инженерами не предъявлялось. Поэтому водителю приходилось огромным рулем совершать 5-6 оборотов, что было крайне неудобно. Однако современные специалисты нашли более изящное решение проблемы – электроусилитель рулевого колеса.

Назначение и преимущество

В технических документах электроусилитель рулевого колеса обозначается, как ESP. Перевод данной аббревиатуры с английского обозначает «электрический усилитель руля». Он является альтернативной гидроусилителю. Главное предназначение электрического усилителя – снижение усилия, прилагаемого автомобилистом на руль, в процессе вождения машины.

Почему в России штрафуют водителей, которые встали на АЗС против встречного потока машин?

Почему автоэксперты запрещают заряжать мобильные гаджеты через разъем прикуривателя?

Трюк инспекторов ГИБДД, из-за которого уже многие водители остались без прав

Сам электроусилитель представляет собой высокотехнологичный узел, который работает на основе электроники. Это значит, что из процесса полностью исключена гидравлика. Данное устройство стремительно набирает популярность у автолюбителей и автопроизводителей. В отличии от гидроусилителя у него более низкая стоимость производства. К тому же такой элемент проще в обслуживании и реже ломается. Управление электрическим усилителем производится с помощью различных датчиков. Они анализируют полученные данные и передают их в виде сигналов на механизмы, которые отвечают за поворот колес. Электроусилители совершенствуются с каждым годом. Производители вносят в них доработки, уменьшая число возможных неисправностей. Основные преимущества электроусилителя перед гидравлическим механизмом:

• надежность;
• экологичность и техническая безопасность;
• возможность управлять транспортным средством в автоматическом режиме;
• бесшумная работа;
• простое обслуживание;
• легкое и плавное управление машиной;
• возможность управления автомобилем, если ЭУР выйдет из строя;
• обеспечение соответствия между углами поворота и пропорциональности между силами сопротивления.

Устройство механизма

По своему принципу строения ЭУР радикально отличается от классического механизма. Устройство электроусилителя напрямую зависит от компании-производителя. Наиболее распространен вариант, состоящий из электродвигателя на рулевой колонке, механической передачи и системы управления на базе электроблока. Каждой детали отведена своя важная роль.

Электрический двигатель

В качестве электромотора, как правило, выступает асинхронный электродвижок. Он то и приводит в движение ЭУР. Существует несколько схем размещения электромотора:

• электродвигатель передает усилие на вал руля;
• электрический агрегат воздействует на рулевую рейку.

В первом случае электрический усилитель встроен напрямую в рулевую колонку. Электромотор осуществляет передачу крутящего момента на вал руля с помощью механической передачи. Однако второй вариант является наиболее популярным и востребованным. Его еще называют ЭМУР или электромеханический усилитель рулевого управления. Конструктивно он может состоять из двух шестерней либо усилителя с параллельным приводом. Первый механизм передает крутящий момент с помощью одной из шестерней. На вторую момент передается посредством электромотора. Усилитель с параллельным приводом передает усилие за счет ременной передачи или винт-шариковой гайки.

Редуктор

Редуктор – это механическая передача, которая состоит из шестеренки и червячного элемента. Форма устройства может меняться в зависимости от конкретной модели автомобиля, а также инженерных возможностей компании-производителя. Редуктор необходим для преобразования усилия поворота рулевого колеса на рулевую рейку либо же от руля на электромотор. Соединение деталей, как правило, происходит под углом в девяносто градусов.

Система управления

Система управления электронным усилителем включает в себя:

• входные датчики;
• электронный блок управления;
• исполнительное устройство.

Входные датчики, в свою очередь, делятся на:

• датчик крутящего момента на руле;
• датчик угла поворота руля.

Кроме этого, в системе управления усилителем используется информация, которая передается от блока управления ABS (датчики скорости на колесах) и от блока управления силовым агрегатом (датчик частоты вращения коленчатого вала). Устройство обрабатывает полученные данные и дает команды головному механизму.

Принцип работы

По своему принципу работы электронный усилитель чем-то напоминает классический вариант, но с добавлением электроники. В начале процесса водителю необходимо повернуть рулевое колеса влево или вправо. В это время скручивается торсионный вал, а с обратной стороны происходит его движение. Присутствующие в механизме датчики считывают всю информацию и передают ее на ЭБУ. Электронный блок анализирует эти данные и сравнивает с показателями других датчиков. В результате ЭБУ рассчитывает усилие для электромотора, которое необходимо приложить, чтобы руль крутился легче.

Электромотор, в свою очередь, после получения команды от ЭБУ начинает воздействовать на рулевую рейку или вал (в зависимости от типа ESP). Скорость отработки напрямую зависит от силы тока. Чем больше последний, тем сильнее вращается механизм, и наоборот. Кроме стандартной ситуации работы ЭУР могут отрабатываться и другие режимы, а именно:

• авто входит в поворот на большой скорости;
• поворот осуществляется на низких скоростях;
• поддержание колес в основном положение (по центру);
• возврат колес из крайнего положения в среднее;
• иные вариации на средней скорости.

Плюсы и минусы

Электронный усилитель, как и любой механизм, не лишен изъянов. Однако плюсов у него значительно больше. В их числе можно выделить:

• топливная экономичность (из-за отсутствия нагрузки на силовой агрегат не тратится дополнительное горючее);
• надежность (нет гидравлики, исключены протечки и вытекание масла);
• простота технического обслуживания;
• компактные габаритные размеры;
• не передается вибрация от покрышек на руль;
• хорошее взаимодействие между водителем и устройством;
• имеется возможность регулировать характеристики самостоятельно;
• реализация других водительских помощников.

Что касается недостатков механизма, то они следующие:

• нет возможности применить ЭУР на грузовых машинах (сейчас компания Вольво активно работает над созданием подобного механизма, но в серию он еще не вышел);
• им комплектуются только дорогостоящие автомобили или флагманские модификации транспортных средств по причине высокой стоимости;
• слабая защита от влаги.

Стоит отметить, что основное отличие ЭУР от классической гидравлики и одновременно его главный плюс – это возможность реализации дополнительных систем безопасности. Например, автомобиль можно дополнительно укомплектовать автопилотом, системами автопарковки и удержания в полосе движения, механизмом подруливания и другими сервисами.

Основные поломки

Электроусилитель рулевого колеса нельзя назвать идеальным механизмом. Рано или поздно он, как и другие устройства, потребует ремонта. Самым верным признаком того, что механизм нуждается во внимании – появление на приборной панели соответствующего значка. На индикаторе изображен руль и восклицательный знак. В некоторых моделях просто загорается надпись ESP, но сути это не меняет. Согласно статистике, первыми нуждаются в замене датчики. Чаще всего выходят из строя датчики поворота рулевого колеса и крутящего момента. Также может сломаться электромотор, через который производится основное управление механизмом. Еще одна возможная неисправность – выход из строя электронного диска. Он, как правило, устанавливается в более современных транспортных средствах. За счет электронного диска происходит считывание угла поворота рулевого колеса, а также резкость и приложенное водителем усилие.

Наиболее надежным элементом является ЭБУ. Дело в том, что в электроблоке установлен еще один резервный блок, который начнет функционировать в случае выхода из строя первого. Можно сделать вывод, что больше всего подвержены поломкам подвижные механизмы. Однако ЭУР постоянно дорабатываются производителями, которые стараются снизить возможность поломок к минимуму. Так, во многих современных машинах электроусилитель может работать на датчиках других систем безопасности и считывать информацию с их блоков управления.