Как работает ЭУР

Электроусилитель руля (ЭУР). Как работает – устроен. Основные виды

Электроусилитель руля или попросту ЭУР приходит на смену своему распространенному оппоненту, а именно гидроусилителю (ГУР). Этому способствует развитие техники, развитие электроники, а также установке усовершенствованных систем помощи водителю (например — автоматическая парковка). Также электрический собрат позволяет немного экономить топливо. Сейчас существует как минимум 4 основных конструкции такого типа. НО! Многие производителя не спешат переходить с «гидро» на «электро». Но почему? Так ли идеален, как работает – устроен ЭУР, как его нужно эксплуатировать, чтобы не угробить. Про это сегодня и поговорим с вами, как обычно будет и видео версия. Так что читаем смотрим …

Для начала небольшое определение.

ЭУР (электроусилитель руля) – электромеханическая система, которая позволяет снизить управляющее усилие, которое прикладывается к рулевому колесу.

В самом начале мне хочется сказать, что эта статья не будет про сравнение ГУР и ЭУР такая статья у меня уже есть (хотя некоторые моменты все же будут проскакивать).

Про ЭГУР

Еще одна полезная информация и опять же в начале статьи, многие путают электрический усилитель с так называемым ЭГУР — электрическим гидроусилителем руля. Но это крайне не правильно. ЭГУР – это просто усовершенствованный гидравлический усилитель единственное отличие в том что – обычный ГУР использует ременную передачу от коленчатого вала двигателя, которая раскручивает насос для накачки давления в системе, то есть механическая передача. ЭГУР не имеет такой передачи, он вообще никак ни связан с коленвалом, он имеет просто электрический двигатель сверху, который питается от бортовой системы и нагоняет давление.

По сути ремень и механический насос, заменили проводами и электрическим насосом, отсюда и приставка «Э» — электрический.

Как работает электроусилитель руля

Здесь нет ни масла, ни какой либо другой жидкости, по сути это обычная рулевая рейка (без усилителя вообще) к которой устанавливают на тот или иной вал электрический двигатель, который выполняет роль усилителя. Различают конструкции:

• Когда устанавливается на рулевой вал, то есть ставится в салоне автомобиля и усиливает водительский вал, прямо от руля
• Когда двигатель устанавливается на вал рейки и усиливает именно ее

Основные части (саму рейку и рулевой вал я брать не буду, про них итак все понятно)

• Электродвигатель. Современный бесщеточный
• Сервопривод. Также различается по видам, про это чуть ниже
• Датчик крутящего момента. Основной датчик системы, обычно устанавливается на торсион, который помещается в разрез рулевого вала. На концах торсиона располагается две различных части датчика. Он может быть как оптический, так и магнитный.
• Датчик поворота руля
• Блок управления
• ОПЦИОНАЛЬНО – может устанавливаться датчик скорости вращения руля

Когда поворачивается рулевое колесо, начинает закручиваться торсион, чем больше крутим руль, тем больше он закручивается. По величине изменения частей положения датчика оценивается проложенное усилие.

Еще одно измерение происходит датчиком поворота руля, он «видит» насколько отклонился руль. Оба эти показания отправляются в блок управления ЭУРА, а он уже взаимодействует с блоком ЭБУ автомобиля. Также ЭБУ получает такие важные параметры:

• Скорость автомобиля, от датчиков ABS
• Обороты двигателя от датчика двигателя

После этого, на основании всех данных ЭБУ рассчитывает необходимое усилие (помощь) на руле, и подает на электродвигатель питание нужной полярности и величины. Собственно электрический двигатель начинает вращать либо вал руля, либо перемещать вал самой рейки.

Основные типы конструкции ЭУРА

Решил перенести устройство немного ниже, потому как здесь действительно есть что рассказать. Стоит отметить, что электрический двигатель на валу зачастую имеет паразитный момент инерции. Ротор электрического двигателя не может остановиться – мгновенно, потому как имеет свою массу, ему нужно адаптироваться, чтобы пойти в другую сторону, вот вам и инерция. В движении это проявляется дополнительным усилием, когда водитель решает резко сменить направление вращения руля. Поэтому конструкций ЭУРА сейчас достаточно много, около 4 типов, инженеры стремятся уйти от этих паразитных инерций:

• Встроенный в рулевой вал (колонку). Если рассматривать саму рейку, то это обычная рулевая рейка, без каких-либо изменений. Сам двигатель находится в салоне и располагается на валу встроенным в рулевую колонку, это самая дешевая конструкция из всех электрических типов. Поэтому он так массово устанавливается на бюджетные модели автомобилей, в том числе на многие ВАЗ. Из положительных моментов не только цена, и простая конструкция рейки, но еще и то, что электрическая часть находится в салоне, а значит она менее подвержена температурным перепадам и влаги (снегу) из под колес, то есть живучесть увеличена. Минусами можно назвать то, что система снабжается червячным соединением, из-за этого возрастают потери на трение, информативность руля падает. ТО есть инерция + трение, настроить датчики невозможно! Это «бросается в глаза», особенно тех водителей, которые пересели с ГУРА.

• Червячное соединение, встроенное в саму рулевую рейку. Это второй тип по простоте и цене конструкции. Как становится понятно, здесь используется червячное соединение (а это значит опять паразитные потери на трение) и электродвигатель который установлен в корпус самой рейки, то есть находится в подкапотном пространстве. Отличить можно по расширенному корпусу. Отрицательными моментами можно назвать еще то что все части находятся во внешней среде и по сути подвержены коррозии, радом влага, пыль, грязь снег и прочее. Также такая компоновка увеличивает цену ремонта и уменьшает удобство по эксплуатации. То есть вот так вот просто не подлезешь и не снимешь, нужно снимать всю рейку целиком. По управляемости она похожа на первый тип, то есть сравнить с ГУРОМ опять же сложно.

• ЭУР с червячным приводом встроенный в рейку, но двухвальный. В свое время был очень популярен на ТОЙОТАХ, ЛЕКСУСАХ и некоторых немцах, например на ПАССАТЕ B Это технически сложная рейка, которая стоит очень не мало, также ее ремонт остаточно сложный и дорогой. Электромотор находится на противоположном конце от рулевого входного вала. Самая лейка имеет два отлива под опорные сухари. Что мы имеем – две зубчатые пары по краям рейки, одна идет от водительского вала (банально передает момент водитель, когда крутит руль), вторая идет от электрического двигателя, которую он толкает по средствам червячного механизма. ОЧЕНЬ СПОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ, потому как две «червяных пары», которые еще сильнее получают паразитные потери на трение, что пагубно влияет на информативность руля. Плюсами можно назвать только то что стуки у такой рейки могут очень долго не проявляться, потому как здесь есть две полноценных опоры с сухарями.

• Электрический усилитель с винт-шариковой гайкой (соединением). Как отмечают эксперты, это самый правильный вид ЭУРА, по информативности и настройкам он приближен к ГУРУ (а иногда даже превосходит его). Электромотор встроен непосредственно в саму рейку, о чем свидетельствует цилиндрический корпус, не похожий на электрических собратьев. Принцип действия здесь немного другой – здесь нет привычного червячного соединения, электродвигатель «крутит» шариковую гайку, которая проходит через сам вал, соответственно перемещая его в ту или иную сторону. ЗДЕСЬ ПРАКТИЧЕСКИ НЕТ паразитных потерь на трение, а также инерции, благодаря иной конструкции ротора. Сейчас это самый востребованный вид ЭУРА, его устанавливают на ЛЕКСУСЫ, ТОЙОТЫ после 2005 годов выпуска, также на новые модели ФОРД и МАЗДА. Большим минусом такой конструкции является его ЦЕНА, она намного больше своих собратьев. Ремонт стоит больших денег из-за расходных материалов, а также из-за сложности конструкции.

Положительные моменты и возможности использования

Плюсов электрического усилителя руля достаточно много, как мне кажется, скоро почти все производители перейдут на такой тип, отказавшись полностью от гидравлики. А теперь по пунктам:

• Экономичность. Электрический усилитель позволяет экономить от 0,5 до 0,8 литра на 100 км пути. Он не связан с двигателем жестким ремнем, а поэтому не отбирает от него мощность, а потребляет только тогда когда нужно. Например, на холостых оборотах он вообще не работает, тогда как ГУР постоянно связан в коленвалом.
• Надежность. Здесь она выше, особенно если электродвигатель располагается в салоне автомобиля. Нет ни шлангов, ни жидкостей, ни прочих частей.
• Обслуживание. Оно здесь практически не нужно! Не нужно менять через определенный пробег ATF жидкость в бачке, чтобы восстановить работоспособность.
• Тишина работы. Если ГУР нахватавшись воздуха, может гудеть или шуметь, то с ЭУРОМ такое навряд ли случится. ДА и исправный узел работает намного тише.
• Стоимость узла. Если брать в целом, особенно первый тип, то она ниже, чем у гидравлического собрата, однако ремонт зачастую намного выше, потому как меняются датчики или элементы целиком.
• Программируемая работа. Если ГУР вы не сможете просто отключить, то вот с ЭУРОМ такое может запросто произойти, причем это можно запрограммировать. Например, при низких скоростях нам нужно большое усилие на руле, но при наборе скорости нам не нужно много усилий, по сути руль итак хорошо контролируется. Вот здесь программно может отключаться и электрически усилитель, опять же экономя топливо. ДА и во многих автомобилях есть копка принудительного отключения, это опять же плюс.

Если взять возможности, которые он дает, то они практически безграничны. Уже сейчас работают такие системы как стабилизация автомобиля при резком объезде препятствий, удержание в полосе, помощь при парковке. Нужно отметить, что ЭУР это шаг к автоматически пилотируемым машинам.

Негативные моменты

Они также есть и в принципе я их перечислил в этой статье, но сейчас немного повторюсь:

• Уступающая информативность руля (гидравлика, пока точнее)
• Электрические сбои в настройках. Может поехать датчик (руля или вала) и например, на стоянке выкручивать колеса в бок, тогда как должен держать прямо. Причем выровнять колеса достаточно сложно.
• Сбои в движении. НА ранних версиях были аварии из-за блокировок или глюков ЭУРА
• Электрическая составляющая. Как правило — не ремонтируется, а зачастую меняется, ПОТОМУ КАК, ОТ ЭТОГО ЗАВИСИТ ВАША БЕЗОПАСНОСТЬ. То есть не стоит «перепаивать» датчик положения руля или вала, ведь вы можете задать неверные параметры в схему. Лучше его поменять. Также меняется и полностью двигатель при выходе из строя, что недешево.
• Не всегда нужен ремонт. Зачастую от большого пробега или от засорения, нужна просто калибровка датчиков, сами вы это не сделаете опять же нужно ехать на СТО. А если оно не чисто на руку, с вас могут взять как за ремонт.

Рулевая рейка с электроусилителем руля – НЕСОМНЕННО БУДУЩЕЕ, однако сейчас еще много сырых типов, которых гидроусилитель руля превосходит по многим параметрам.

Смотрим познавательное видео.

НА этом заканчиваю, думаю мой материал был вам полезен. Искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.

Устройство и принцип работы электроусилителя руля

Одна из проблем, стоявших перед конструкторами с начала эпохи автомобилестроения – облегчить рулевое управление. Долгое время способ решения был один: увеличить диаметр руля и повысить передаточное отношение привода. Такой метод позволял относительно легко управляться даже с многотонными грузовиками. Требования к комфорту и эргономике почти не предъявлялись, поэтому то, что для маневрирования водителю приходилось делать 5-6 оборотов огромным рулем от края до края, во внимание не принималось. В наши дни инженеры нашли более изящный выход — электроусилитель руля.

Этот механизм при помощи электромотора создает вспомогательное усилие на рулевом валу при его повороте. Появился он относительно недавно и постепенно начинает вытеснять своих предшественников – гидро- и электро-гидроусилитель.

Устройство и принцип действия электроусилителя руля

Основными элементами системы являются бесщеточный электромотор, механическая передача (сервопривод), датчики угла поворота руля и крутящего момента и управляющий блок. Дополнительно механизм может оснащаться датчиком скорости вращения руля. Устройство сервопривода на разных типах автомобилей различается (подробнее об этом ниже).

Главный датчик в электроусилителе руля – датчик крутящего момента. Выполнен он следующим образом: в разрез рулевого вала встроен торсион, на концы которого устанавливаются элементы датчика, принцип действия которого может быть оптическим или магнитным.

Принцип работы электроусилителя руля следующий. С поворотом руля торсион на валу закручивается тем сильнее, чем больше прилагаемое усилие. Величина приложенного усилия оценивается по взаимному расположению частей датчика. Измеренное значение передается в блок управления. Второй датчик измеряет угол поворота руля и также передает измерения в управляющий блок, куда дополнительно поступают данные о скорости движения машины (от ABS системы) и оборотах двигателя (от контроллера). А на основании всей полученной информации, электронный блок управления рассчитывает величину вспомогательного усилия, и подает на электромотор напряжение нужной величины и полярности. Через сервопривод электродвигатель перемещает рулевую рейку или вращает рулевой вал.

При движении с небольшой скоростью, например, на парковке, когда приходится быстро поворачивать колеса из одного крайнего положения в другое, электромотор работает с максимальной мощностью, и обеспечивается так называемый «легкий руль». И наоборот, когда машина едет по трассе с высокой скоростью, руль поворачивается на небольшие углы, поэтому вспомогательное усилие минимально, руль получается более «тяжелым». Вдобавок, электроусилитель руля способен увеличивать реактивное усилие, которое возникает при повороте колес, помогая им вернуться в среднее положение.

Нередко возникает необходимость в поддержании среднего положения колес, например, при сильных порывах бокового ветра или неодинаковом давлении в шинах, в подобных ситуациях блок управления обеспечивает постоянное корректирующее усилие. В программном обеспечении системы заложена и компенсация увода переднеприводной машины в сторону из-за разной длины валов привода колес.

Конструкция электроусилителя руля

Несмотря на общее устройство, конструктивно электроусилитель руля может быть выполнен различными способами в зависимости от того, на каком типе автомобилей он устанавливается.

На автомобилях малого класса ЭУР устанавливается на рулевую колонку. Они не нуждаются в большом усилии на руле, поэтому электромотор и механическая передача получаются компактными и помещаются в салоне авто под рулевым колесом. Там же размещаются и датчики. В результате устройство надежно защищено от пыли, грязи и высокой температуры, царящих в подкапотном пространстве, что наилучшим образом сказывается на сроке службы.
У машин среднего класса электроусилитель руля размещается на рулевой рейке, вспомогательное усилие на которую передается через шестерню.

Внедорожники и микроавтобусы, из-за большой массы, нуждаются в большом вспомогательном усилии, поэтому на них устанавливается электроусилитель руля параллельноосевой конструкции. Электродвигатель передает усилие при помощи зубчатоременной передачи и механизма «винт-гайка на циркулирующих шариках». Зубчатый ремень вращает гайку, а та, в свою очередь, через шарики перемещает рулевую рейку. Шарики циркулируют по резьбе и возвращаются по специальному каналу в гайке.

Независимо от варианта исполнения, электроусилитель руля устроен таким образом, что даже в случае его выхода из строя автомобиль останется управляемым, поскольку сохранится прямая связь рулевого вала с рейкой.

Преимущества ЭУР перед ГУР и ЭГУР

Водители автомобилей, на которых установлен гидро- и электро-гидроусилитель, вынуждены мириться с их многочисленными недостатками, а именно:

• держать колеса в крайнем положении можно не более пяти секунд, иначе происходит перегрев масла в системе и выход ГУР из строя;.
• необходимость в периодическом обслуживании (нужно контролировать уровень масла, менять его, следить за состоянием приводов, шлангов и насоса);.
• на работу ГУР расходуется часть мощности двигателя автомобиля;.
• устройство работает в одном режиме, независимо от условий движения;.
• снижение информативности руля на высоких скоростях (частично этот недостаток устранен за счет применения рулевой рейки с переменным передаточным отношением).

Достоинствами электроусилителя руля являются надежность, экономичность и компактность. Его принцип действия основан на работе электромотора, поэтому и устройство намного проще. Электроусилитель руля приводится в действие не от силового агрегата автомобиля, к тому же работает только при работе рулем, благодаря этому экономится от 0,4 до 0,8 литра горючего в зависимости от стиля езды и дорожных условий. Электроусилитель руля не требует обслуживания, однако, в случае поломки неисправные узлы меняются целиком, поэтому стоимость ремонта значительно возрастает.

Пожалуй, самым главным преимуществом электроусилителя руля, можно считать возможность изменять вспомогательное усилие в зависимости от условий передвижения автомобиля, благодаря чему, достигается более острое управление на высоких скоростях, и более легкое на малых. Кроме того, одна и та же модель может применяться на различных машинах, а все, что потребуется – изменить настройки электронного блока управления.

Лада 2101 Panorama-Back to Future ›
Бортжурнал ›
Электро-Усилитель Руля (ЭУР) на карбовую классику

С самого начала была задумка поставить ЭУР (именно ЭУР, а не ГУР).
Соответственно был приобретен комплект ЭУР-а от ВАЗ 21072 (Приора) с переходной пластиной на классику.

В принципе, чертеж пластины давно есть в инете, так что можно просто взять один ЭУР и потом доделать пластину и все остальное самому (так дешевле выходит).

В комплект входит сам ЭУР, пластина, гайки, промежуточный карданчик (один конец расшлицован на редуктор 2107, другой – на ЭУР Приоры), проводка и переходники-штекеры со стоковых подрулевых на Приоровские (или от Шеви-Нивы).

Изначально на машине стоял заводской штурвал.

Значит все полностью разбираем и снимаем: штурвал, редуктор, руль и прочее (подрулевые, бинокль с замком).
Это все нам больше не понадобиться.

Помимо комплекта ЭУР-а, нужны еще подрулевые от Приоры (или Шевика), замок зажигания от передне-приводной классики, сам руль от Приоры или Калины, рулевой редуктор от ВАЗ 2107 и датчик скорости (6 имп/ об).

Все это потом собираем в единую систему. Скажу заранее – это самый быстрый, но и самый дорогой вариант. При желании можно оставить родной редуктор, родные подрулевые и даже сам руль. Но, тут уже надо извращаться, потому что гладко и легко не получиться.

Итак, с механической установкой ЭУР-а – никаких проблем. Крепим пластину, ставим семерочный редуктор, крепим карданчик, насаживаем на него ЭУР и закрепляем на переходной пластине. Все – ЭУР на месте.

Может быть маленькая загвоздка – карданчик может задевать тормозную лягушку. Лечится просто – монтировкой и более коротким болтом карданчика.

Далее лезем под машину и вкручиваем датчик скорости в коробку – для тех у кого спидометр на тросе, берем проходной датчик и вкручиваем в него трос. У кого троса нету – просто цепляем провод с датчика на приборку и на ЭУР.

Пока ничего не подключено, руль крутиться так же как и на стоке, только чуть тяжелее (из-за рычагов и дисков/колес).

Теперь самое главное – подключение. Вот тут-то и натолкнулся на главную проблему, в попытке решить которую дошел аж до самого завода-изготовителя.

Суть в том, что ЭУР изначально выпускается на инжектор и на карбе работать не хочет.
Системы зажигания разнятся (инжектор, карбюратор, контактное, БСК) и что работает на одном, не пашет на другом.

Все провода ЭУР-а подключаюся очень просто – сигнал с датчика скорости, питание, минус, диагностический провод, светодиод. Остается провод с тахометра – он самый – гвоздь в з*днице!

ЭУР-у нужен низковольтный сигнал с катушки; помимо прочих проводов, нужен сигнал с тахометра. Попыткой просто подключить на тахометр можно просто-напросто заблокировать ЭУР и он уйдет в режим защиты.

Поэтому надо мудрить и думать какой импульс дать ему.

Попытка подключения с зеленого провода датчика Холла ничего не дает.

Попытка брать импульс с 6 ножки коммутатора тоже ничего не дает – играли с тучей всевозможных сопротивлений от 5 до 30 кОм – итог ноль!

Собирали схему на транзисторах и подключали через нее – опять ничего.

Максимум, что удавалось получить — это 10-20% компенсации на руле, но не более – так как какое точно сопротивление нужно, поймать невозможно – вариантов туча!

В конце концов купил через инет оптрон и собрали схему на нем (TLP521) – получил где-то 60-70% компенсации. По-сравнению с тем, что было – небо и земля! Руль одним пальцем конечно не крутился, но одной рукой – запросто.
Но, понятное дело – это тоже не устраивало.

Контроль с диагностического провода через светодиод давал – “отсутствие сигнала с тахометра” и “неисправность датчика скорости”.

Объездил многих электриков в городе и профилактории ВАЗ-а – понятное дело – помощи от них никакой.

Поэтому конкретно принялся за завод. Переписка особых результатов тоже не дала.

Особо понравилась фраза: “В инструкции и не указано, что ЭУР выпускается на карбюраторные двигатели”.

В итоге пришлось снимать блок управления ЭУР-а и делать перепрошивку (отправлял его на завод). Плюс добавил одно маленькое сопротивление в систему.

Теперь все чики-пуки – руль можно крутить хоть ногами )

Сигнал с тахометра мне больше не нужен – ЭУР работает сразу же при включении зажигания (даже еще без заводки двигателя) и дальше работает по сигналам с датчика скорости.

Если вдруг датчик скорости умрет – никакой внезапной блокировки руля не происходит – руль просто постепенно тяжелеет и становиться таким же как на стоке (проверено лично).

Ничего не закусывает и не бьет – в сторону руль сам тоже не уводит. Есть светодиод, который дает контроль его работы (должен гаснуть после заводки, если горит – значит неисправен и есть ошибка).

Ну и возможность регулировки руля по высоте и наклону.

Надо потом докупить чехол руля и перенести место подсоса.

Все!

Итог – мороки было предостаточно, но это весЧь и оно того стоило. Всем советую (правда дорого сцука )) )

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.

>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.

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.

Функции и назначение

Общий вид ЭУР

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

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

Устройство рулевого управления с ЭУР

Система управления ЭУР состоит из:

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

Входные датчики:

• 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

Пиктограмма неисправности 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.