Электроусилитель руля: устройство, описание, назначение, принцип действия, режим работы

Принцип действия ЭУР

Электрический узел, чья задача – облегчить вращение рулевого колеса, состоит из следующих элементов:

• электродвигатель асинхронного типа;
• механический привод, соединяющий его с рулевым механизмом авто;
• собственный блок управления с датчиками.

В малолитражках, где требуется небольшое усилие для поворота колес, блок ЭУР небольших размеров устанавливается под приборной панелью. В автомобилях среднего класса электроусилитель руля под торпедо уже не поместится, а потому выносится в подкапотное пространство. В обоих случаях привод электродвигателя связан с валом рулевой колонки.

При управлении легковыми автомобилями больших размеров и тяжелыми внедорожниками нужно развивать большее усилие, чтобы поворачивать колеса. Поэтому в них задействован привод ЭУР, работающий напрямую с рулевой рейкой. Независимо от места расположения электродвигателя и его подключения к механизму, принцип работы электроусилителя руля остается неизменным. Он заключается в автоматическом включении электропривода и передаче дополнительного усилия на механизм при повороте водителем рулевого колеса. Величина крутящего момента, создаваемого усилителем, зависит от трех параметров:

• Угла поворота. Он измеряется датчиком, встроенным в рулевую колонку.
• Усилия на руле. Определяется специальным датчиком в виде скручивающегося торсиона, имеющего механическую связь с валом. Чем сильнее скручивается торсион, тем большее усилие развивает двигатель.
• Скорости движения. Эта информация поступает от контроллера, а он ее берет от датчика скорости.

Основываясь на этих показаниях, электронный блок управляет электроприводом в соответствии с ситуацией. При малой скорости движения, сильном скручивании торсиона и большом угле поворота (режим парковки или разворота) агрегат усилителя выдает максимальную мощность. Во время движения по прямой особой помощи водителю не требуется, потому ЭУР подключается минимально.

Описание ЭУР

Конструкция устройства

ЭУР использует небольшой электродвигатель. Он создает дополнительное усилие на рулевом валу при повороте. Благодаря этому, удалось уменьшить размеры рулевых колес в автомобилях. Первыми такую новинку оценили по достоинству водители грузовиков, сегодня она есть на почти любом легковом автомобиле.

Сама система состоит из нескольких основных элементов:

• электромотор бесщеточного типа;
• датчики угла поворота руля;
• крутящий момент;
• управляющий блок;
• сервопривод.

Именно они являются основными элементами, которые входят в электроусилитель руля. Но сама конструкция несколько шире и о ней будет рассказано ниже, сразу после функций, а также плюсов и минусов системы.

Функции, плюсы и минусы

Установка устройства в ВАЗ 2110

Конкурентом данной системы является гидроусилитель и электрогидроусилитель. Разница между ЭУР и ГУР: если ЭУР поломался — ничего страшного не произойдет, но вот при поломке ГУР нужно снять ремень, а в некоторыx авто это невозможно сделать. Но если проеxать без масла, насос придется заменить.

ГУР и ЭУР они имеют явные минусы. Так, нельзя держать колеса в крайнем положении больше 5 секунд, иначе перегрев. А еще требуется периодическое обслуживание. Ну, и наконец на высоких скоростях информативность руля снижается.

А вот электромеханический усилитель, он же ЭУР и ЭМУР, обладает такими плюсами, как:

• надежность;
• экономичность;
• компактность;
• изменение усилия в зависимости от условий движения.

Основным минусом является то, что он практически не поддается замене отдельных узлов. При их полном выходе из строя, придется менять всю систему, а это достаточно дорого.

Что касается функций, то она, по сути, одна – облегчить управление автомобилем, взяв на себя часть необходимого усилия. С таким устройством автомобиль становится значительно более послушным даже в сложных условиях. Подробнее об устройстве вы узнаете в видео ниже (автор ролика — Продажа авто АВТОСАЛОН Первый Видео АвтоРынок).

Конструкция и принцип работы

На машинах разного типа электроусилитель рулевого управления может устанавливаться в различных местах.

Так, на небольших автомобилях, которым не требуется особо сильного воздействия, система ставится непосредственно в рулевую колонку. Устройство размещается прямо в салоне под колесом управления, там же и все датчики. Такое положение защищает электрический усилитель руля от грязи и других воздействий.

На машинах среднего класса система располагается на рулевой рейке. Усилие же передается через шестерню. Такая система несколько менее надежна, но широко распространена.

Внедорожники и микроавтобусы же требуют установки системы на параллельноосевой конструкции. При этом передача усилия от электродвигателя осуществляется при помощи зубчатоременной передачи, а также механизма из винта и гайки на циркулирующих шариках. При этом ремнем вращается гайка, та передает усилие шарики, от которых оно переходит рулевой рейке.

Основной принцип работы электроусилителя руля – передача дополнительного воздействия с целью облегчения управления автомобилем.

1. Устройство для небольших машин

2. Конструкция для среднего класса авто

3. Конструкция на автобусах и внедорожниках

Схемы рулевого управления

Существует 3 схемы установки электроусилителя. В независимости от схемы общая конструкция электромеханического усилителя состоит из электродвигателя, механической передачи, двух датчиков и двух шестерней или параллельного привода.

1. ЭУР устанавливается на рулевую колонку. Это самый компактный вариант, при котором для поворота руля не требуется больших усилий. Сам электромотор и механическая передача помещаются под рулевым колесом. Огромным плюсом является нахождение в салоне, а не под капотом, тут устройство защищено от пыли и грязи, а это в свою очередь продлевает срок службы. Так же в случае выхода из строя устройства, Вам будет легко разобраться в принципе установки и поменять его своими руками, что сэкономит деньги. Данный вид крепления усилителя используют преимущественно на малом классе авто.
2. Установка на рулевую рейку. Так устанавливают усилитель преимущественно на микроавтобусы и внедорожники. Здесь требуется уже больше усилия, которое передается через шестерню. Ведь чем больше автомобиль, тем больше он весит и тем большее усилие нужно для поворота.
3. Устанавка на шариковинтовой механизм, где через ременную передачу усилие от электродвигателя передается на рейку. Данный способ обеспечивает наибольшее усилие электродвигателя при повороте. Так устанавливают электроусилитель руля на тягачи и автобусы.

Какой бы не был механизм установки электроусилителя руля, бывают сбои в блоке управление, при выходе из строя, он не блокирует поворот руля. И автомобиль можно спокойно отогнать в сервис, где его поменяют или отрегулируют.

Блок управления на основе всех этих данных рассчитывает необходимую величину и полярность подаваемого на электродвигатель напряжения. Электродвигатель в свою очередь посредством механической шестерёнчатой передачи (сервомеханизма) создает дополнительное усилие, облегчающее управление передними колесами. Это усилие может прикладываться как к рулевому валу, так и непосредственно к рулевой рейке. Конкретное устройство ЭУР также во многом зависит от класса машины.

В автомобилях малого класса, где не требуется прикладывать большие усилия к рулевому колесу, оно имеет небольшие размеры и устанавливается непосредственно на рулевую колонку. При этом, находясь практически в салоне авто, оно защищено от пыли, грязи и влаги, что положительно сказывается на сроке службы этого устройства.

В авто среднего класса используется другое размещение – непосредственно на рулевой рейке, на которую воздействует шестерёнка, создавая дополнительное вспомогательное усилие.

Автомобили класса микроавтобусов и внедорожников из-за своего большого веса нуждаются в значительном дополнительном усилии. Поэтому их устройство несколько иное. В основном этом параллельноосевая конструкция, использующая зубчато-ременную передачу и механизм «винт-гайка на циркулирующих шариках». И, конечно, в случае поломки ЭУР управляемость автомобилем сохранится. Только делать это будет значительно тяжелее.

Принцип действия ЭУР

Если не углубляться в теорию, то принцип действия ЭУР такой же, как и у гидроусилителя. Разница только в том, что главные элементы устройства — электронные составляющие (двигатель и блок управления). Давайте вспомним, как работаетклассический механизм.

Устройство собирает информацию с датчиков, которые упоминались выше, и передает информацию к ЭБУ. На базе полученных данных устройство принимает решение об уровне давления масла в главном цилиндре. При этом подается команда на открытие или закрытие клапана.

При движении на низких скоростях клапан открыт полностью, что гарантирует легкость вращения рулевого колеса. По меренабора скорости клапан постепенно закрывает проем и снижает давление. Как следствие, руль становится тяжелее и гарантирует водителю комфорт в управлении. Как действие происходит в электроусилителе? Здесь алгоритм такой:

• При повороте рулевого колеса торсион закручивается. Мощность усилия, приложенного к рулевому колесу, характеризуется по расположениям элементов датчиков;
• После измерения параметр передается к ЭБУ;
• Еще один датчик фиксирует угол поворота рулевого колеса и передает данные к ЭБУ. Сюда же поступает информация о скорости транспортного средства и частоте вращения вала;
• Электронный блок делает нужные расчеты и передает требуемый уровень напряжения и полярности на мотор;
• С помощью сервопривода происходит вращение вала рулевого колеса.

Плюсы и минусы системы ЭУР

Электроусилители при работе развивают слабый крутящий момент по сравнению с тем, как работает усилитель гидравлический. Из-за этого их применяют только на легковых авто, грузовые по-прежнему оснащаются гидравликой. Это единственный существенный недостаток систем ЭУР среди множества достоинств:

• Благодаря электроприводу такие усилители довольно надежны и практически не нуждаются в обслуживании.
• Простота. Нет никаких ремней, насосов и гидравлических жидкостей.
• Снижение расхода бензина до 200 грамм на 100 км по сравнению с усилением от ГУР, поскольку ЭУР не отнимает энергию силового агрегата через ременную передачу.
• Возможность менять настройки и величину усиления в разных режимах езды.

К плюсам электроусилителей можно прибавить и компактность, потому что все элементы размещены в одном блоке. Но и в случае поломки менять придется весь блок, что обойдется недешево.

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.

Режимы работы

Теперь по поводу режимов работы. Дело в том, что при разных условиях движения необходимо создание конкретного усилия. Также некоторые из режимов направлены на повышение комфортабельности.

Основными из режимов работы ЭУР можно отметить:

• Парковка;
• Движение на высокой скорости;
• Подруливание;
• Возврат колес в среднее положение.

Парковка автомобиля отличается надобностью поворота колес на большие углы, при этом с минимальной скоростью движения, а то и вовсе стоя на месте. Поэтому усилие на руле при парковке – значительное. Чтобы компенсировать ЭУР начинает работать в условиях создания максимального усилия.

А вот при движении на высокой скорости для обеспечения хорошей информативности, чтобы водитель не потерял чувства дороги, при маневрах ЭУР практически не задействуется или же создает малые усилия.

Интересным является режим подруливания. Условия движения авто могут быть самыми разными – дорога со скосом в одну сторону, воздействие сторонних факторов (боковой ветер, разное давление в колесах). Все они приводят к тому, что авто «уводит» в какую-либо из сторон. Режим же подруливания обеспечивает прямолинейное движение авто, причем делает ЭУР это без какого-либо участия со стороны водителя.

Существует и режим возврата колес в среднее положение, когда снижается усилие на рулевом колесе. Это происходит при завершении поворота, когда водитель «отпускает руль», блок управления по средствам датчиков рассчитывает необходимый момент и возвращает колеса в среднее положение за счет электроусилителя.

Описанные режимы работы в ЭУР включаются автоматически (благодаря информации от дополнительных датчиков). Но этот усилитель также позволяет водителю устанавливать свои определенные режимы – «Спорт», «Норма», «Комфорт».

Разница между режимами сводится к изменению реакции ЭУР на условия движения. К примеру, в режиме «Спорт» обеспечивается большая информативность (руль более «тяжелый»), а при «Комфорте» создает больше усилия, обеспечивая удобство управления авто. «Норма» же является средним положением, при котором, на малых скоростях ЭУР работает по максимуму, а на высоких – создает минимальное усилие.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ В ГОРОДСКОМ РЕЖИМЕ

Когда водитель большую часть времени ездит в городе, будет удобнее, если после поворота руль самостоятельно будет возвращаться в прямое положение. Так называемый активный возврат колес значительно упрощает вождение при интенсивном маневрировании. Если же предстоит длительное движение по прямой, то здесь поможет функция стабилизации. Она может автоматически поддерживать колеса в прямом положении – это актуально при неправильном развале-схождении колес или боковом ветре.

Нередко в электрических усилителях, специально созданных для переднеприводных автомобилей, предусмотрена программа, которая компенсирует увод машины, если были установлены приводные валы разной длины. В современных машинах электрика вовсе работает независимо от водителя – сама подруливает и возвращает колеса, помогает правильно парковаться. 

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.

Основные режимы

Электроусилитель руля имеет два основных режима. Они характеризуются скоростью движения автомобиля. В первом режиме при движении на малой скорости, например, во время парковки, когда необходима большая маневренность и руль приходится выворачивать до крайних положений то влево, то вправо, ЭУР прикладывает максимальное усилие к рулевому механизму, обеспечивая «легких руль». В этом режиме вращать рулевое колесо можно одним пальцем.

Напротив, при движении на больших скоростях руль становится «жестким», создавая эффект возврата колес в среднее положение. Это сделано в целях повышения безопасности движения.

Также есть режимы удержания автомобиля на дороге при сильном боковом ветре, при движении на колесах, имеющую разную степень накачки. Эти режимы достигаются благодаря специальным настройкам блока управления. На автомобилях бизнес и премиум класса наличие ЭУР позволяет реализовать опцию автоматической парковки.

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.

Электроусилитель руля — уникальный механизм, который решил ряд проблем гидроусилителя и открыл новые возможности для производителей. В частности, появление ЭУР дало возможность создать группу вспомогательных систем:

• Помощи движения по полосе;
• Автоматической парковки;
• Курсовой устойчивости.