Устройство электроусилителя руля
Усилители рулевого управления, в случае с легковыми автомобилями, повышают комфортабельность вождения, на грузовиках же без них и вовсе не обойтись, поскольку управлять авто без такого оборудования очень затруднительно. Изначально на машинах использовался усилитель гидравлического типа (ГУР), в котором основную работу выполняла жидкость, находящаяся под давлением.
ГУР получил достаточно широкое распространение и до сих пор используется как на легковушках, так и на специализированной технике. Но у этого типа усилителя рулевого управления появился конкурент, причем достаточно серьезный — электрический усилитель (аббр. ЭУР, ЭУРУ).
Обратите внимание
Этот тип уже завоевал достаточно широкую популярность и его устанавливают на свои модели многие автопроизводители. Есть тенденция, что на определенных классах автомобилей ЭУР полностью вытесняет ГУР. Поэтому следует подробно рассмотреть устройство электроусилителя руля, конструктивные особенности, виды, положительные и отрицательные стороны.
Основная задача ЭУР та же, что и у гидроусилителя – создание дополнительного усилия на рулевом механизме для облегчения управления авто. Причем работа усилителя не должна влиять на «обратную связь», чтобы водитель постоянно «чувствовал» дорогу.
Основные составные части. Принцип работы ЭУР
Сначала рассмотрим принцип работы электроусилителя, поскольку у всех существующих видов он идентичен. Также в конструкции используются одни и те же составные части, но компоновка их может быть разной.
Итак, состоит электроусилитель из:
- Исполнительного механизма;
- Блока управления;
- Следящих датчиков.
Эти составные части присутствуют в любых типах ЭУР. Также некоторые виды дополнительно могут использовать информацию и из других датчиков – скорости движения и оборотов коленчатого вала.
Исполнительный механизм
Исполнительный механизм создает усилие, тем самым обеспечивая облегчение управления авто. Состоит он из электродвигателя и силовой передачи. Что касается мотора, то в конструкции ЭУР применяется асинхронный либо синхронный эл. двигатель бесконтактного типа, что обеспечивает высокую надежность узлу.
В ЭУР используется несколько типов силовых передач (в зависимости от типа) – червячные, шестеренчатые или же шарико-винтовые. Нередко силовые передачи исполнительного механизма называют сервоприводом.
Блок управления
Блок управления «заведует» работой исполнительного механизма. Именно он подает электрический ток (строго определенных параметров) на электродвигатель, обеспечивая включение его в работу. Подавая импульсы на исполнительный механизм, блок управления ориентируется на показания датчиков, используемых в конструкции ЭУР.
Датчики
Этих датчиков – несколько, каждый собирает определенную информацию и передает ее на блок управления.
Основным среди них является датчик крутящего момента (его ещё называют датчик усилия), определяющего, какое усилие на руль приложил водитель. Также в конструкции используется датчик угла поворота руля.
Опционально ЭУР также может использовать информацию о скорости движения авто и оборотах силовой установки.
Датчик крутящего момента на рулевом колесе
Измерение усилия на руле осуществляется благодаря торсиону, устанавливаемому в вал рулевой колонки. Вал в свою очередь состоит из двух: входного и выходного, соединёнными между собой торсионом. При прикладывании усилия он скручивается (чем больше сил приложить, тем сильнее угол скручивания) и валы смещаются относительно друг друга.
Этот угол и «улавливает» датчик, после чего передает полученную информацию на блок управления. На основе этих данных блок вычисляет какой импульс необходимо подать на исполнительный механизм. От этого датчика напрямую зависит, какое усилие будет компенсировать усилитель.
Стоит отметить, что сам торсион жестко связан с валами рулевой колонки и скручиваться он может только на определенный угол, поэтому даже при отказе ЭУР управление авто сохраняется.
Датчик угла поворота определяет в какую сторону водитель начал вращать руль, и благодаря информации от него блок управления устанавливает полярность тока, подаваемого на электродвигатель. Нередко датчики угла поворота и крутящего момента объединены в одну конструкцию. Располагаются они оба на рулевой колонке.
Пример устройства ЭУР с датчиком крутящего момента
Важно
Стоит отметить, что также есть и датчик обратной связи, установленный на электродвигателе, благодаря которому блок управления контролирует работу исполнительного механизма.
Задействование для работы ЭУР других датчиков – скорости движения и параметров работы мотора, дает возможность подстроить усилитель под конкретные условия движения.
Зная конструкцию, можно понять принцип работы электроусилителя руля. Имеющиеся в конструкции датчики постоянно следят за положением рулевой колонки. В случае поворота они регистрируют изменения и передают информацию на блок управления.
Тот в свою очередь высчитывает параметры электрического тока и подает их на электродвигатель. При включении в работу посредством сервопривода эл. мотор создает усилие на рулевом механизме. В общем, все достаточно просто.
Но здесь стоит упомянуть, что под разные условия существуют свои режимы работы ЭУР, но о них ниже.
Виды и их особенности
Как отмечено, в устройстве ЭУР применяются одни и те же составные элементы, но с разной компоновкой. Все применяемые электрические усилители рулевого управления можно разделить на:
- Встроенные в рулевую колонку;
- Монтируемые на рулевой механизм;
Особенность первого типа заключается в том, что все составные части объединены в единую конструкцию, устанавливаемую на рулевой колонке.
В таком механизме используется червячная силовая передача, воздействующая на вал рулевой колонки (червяк соединен с ротором электродвигателя, а шестерня, с которой он находится в зацеплении – на валу колонки, после торсиона).
Такой тип ЭУР является самым дешевым и его можно встретить на автомобилях бюджетного сегмента.
ЭУР встроенный в рулевую колонку
Что касается усилителей, устанавливаемых на рулевой механизм, то у этих типов конструкция раздельная – датчики установлены на колонке, блок управления располагается где-то в салоне, а двигатель с редуктором расположен на рулевом механизме.
Причем существует несколько типов ЭУР с такой компоновкой:
- С червячным редуктором;
- Двухвальный;
- Шарико-винтовой;
С червячным редуктором
Если рассмотреть общую концепцию ЭУР, установленного на рулевой колонке, и раздельного усилителя с червячным редуктором, то разница между ними сводится лишь к тому, что у второго варианта исполнительное устройство располагается возле рулевого механизма, хотя в нем все также используется червяк с шестерней (установленной на валу рулевой колонки).
Червячный редуктор ЭУР
Двухвальный ЭУР
Двухвальный тип ЭУР с момента появления являлся достаточно популярным, но сейчас он используется значительно реже. Конструктивное исполнение этого типа усилителя очень интересно: сочленение «колонка-рулевой механизм» здесь осталось без изменений (так же, как и на авто без усилителя).
Двухвальный ЭУР от компании ZF
То есть, на конце вала колонки установлена шестерня, которая имеет постоянное зацепление с рейкой. Но в рулевой механизм с другой стороны корпуса монтируется исполнительный механизм, состоящий из электродвигателя, на валу которого тоже установлена шестерня, тоже взаимодействующая с рейкой. Для этого на рейку приходится наносить дополнительный зубчатый сектор.
Схема работы двухвального ЭУР
Работает такой механизм очень просто: водитель, как и на авто без усилителя, посредством шестерни перемещает рейку. В то же время блок управления включает в работу электродвигатель, который благодаря зубчатому зацеплению помогает ее перемещать.
Шарико-винтовой усилитель
Последний тип – шарико-винтовой. В этом ЭУР усилие также передается на рулевую рейку, а не валы колонки. Но делается это при помощи шарико-винтовой гайки. Для передачи усилия используются шарики, движущиеся по винтовой канавке, проделанной на рейке.
Шарико-винтовой ЭУР с ременной передачей
Принцип работы электроусилителя руля этого типа сводится к тому, что усилие, создаваемое электродвигателем, передается на гайку, установленную на рейку (посредством ременной передачи) или же напрямую, когда электромотор встроен в рулевую рейку.
В результате гайка начинает вращаться, при этом она из-за конструкции корпуса не может смещаться в продольном направлении. Поэтому вращение гайки приводит к перемещению самой рейки, тем самым и создается дополнительное усилие на рулевом механизме.
Совет
ЭУР с шарико-винтовой передачей и встроенным электромотором
В каждом из указанных типов есть определенные достоинства и недостатки, которые сказываются на их распространенности на авто. К примеру, устройство, монтируемое на рулевую колонку отличается дешевизной, но при этом информативность работы у него невысокая. Что касается шарико-винтового ЭУР, то он считается лучшим по информативности, но очень сложный в обслуживании и дорогостоящий.
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.
Достоинства и недостатки
Как и в любом устройстве, у электроусилителя руля есть свои положительные и отрицательные стороны. К достоинствам ЭУР относятся:
- Повышение экономичности авто. ЭУР «не забирает» мощность силовой установки, а также включается в работу только при поворотах руля;
- Простота конструкции и меньшая металлоемкость;
- Компактность;
- Нет надобности в техническом обслуживании;
- Бесшумность;
- Возможность установки режима работы.
Благодаря этим преимуществам ЭУР и получил широкое распространение. Но и негативные стороны у усилителя руля этого типа тоже существенны. Из основных недостатков у него отмечается:
- Меньшая информативность (по сравнению с ГУР);
- Возможность сбоев в работе электронной части, что приводит к некорректной работе;
- Все составные части практически не ремонтопригодны, а стоимость ремонта тех узлов, которые все же ему поддаются – очень высокая;
- Невысокая мощность исполнительного механизма, из-за чего нет возможности применять ЭУР на ряде авто (внедорожниках, микроавтобусах, грузовиках);
- Вероятность отключения ЭУР при перегреве электродвигателя (случается при движении в тяжелых условиях, когда усилитель работает непрерывно).
В общем, электроусилитель руля является достойным конкурентом ГУР, и используется он все чаще, хотя вряд ли когда-то сможет полностью его заменить.
Электроусилитель руля (ЭУР) — DRIVE2
Повальное внедрение электроники во все системы и узлы автомобиля не обошло и рулевое управление. Так появился электроусилитель руля (ЭУР), который существенно превосходит гидроусилитель по удобству и точности управления, безопасности и экономичности.
▪Принцип работы
Блок-схема работы ЭУР Состав системы ЭУР Устройство датчика крутящего момента ЭУР Блок управления ЭУР
В состав системы входит электродвигатель, сервопривод, датчики крутящего момента и угла поворота руля, блок управления. Опционно может устанавливатья датчик скорости вращения руля.
Электродвигатель — современный, бесщеточный. Конструкция сервопривода может быть различной, в зависимости от типа автомобиля (об этом ниже). Датчик крутящего момента — основной датчик системы. В разрез рулевого вала встраивается торсион. Элементы датчика устанавливаются на разных его концах.
Принцип его работы может быть различным (например, магнитный или оптический).
Обратите внимание
При повороте рулевого колеса происходит закручивание торсиона. Чем больше усилие — тем больше закручивается торсион. По величине изменения взаимного положения частей датчика оценивается величина приложенного усилия. Угол поворота руля также измеряется соответствующим датчиком.
Кроме этого, блок управления получает данные о скорости автомобиля от системы ABS и об оборотах двигателя от контроллера. На основании этих параметров ЭБУ рассчитывает значение необходимого вспомогательного усилия на руле и подает на электродвигатель питание нужной величины и полярности.
Электродвигатель через сервопривод либо вращает рулевой вал, либо перемещает рейку.
▪Конструкция
Вариантов конструктивного исполнения узлов ЭУР существует множество. Для примера рассмотрим электроусилители, производимые одним из лидеров рынка компанией ZF под маркой Servolectric. В зависимости от типа автомобиля различаются и применяемые ЭУР.
На субкомпактных и компактных легковых автомобилях усилители устанавливаются на рулевую колонку, на автомобилях среднего класса вспомогательное усилие передается на рейку с помощью дополнительной шестерни, а на внедорожниках и легких коммерческих машинах применяется так называемая “параллельноосевая” (paraxial) конструкция.
На легких автомобилях большое усилие от ЭУР не требуется, поэтому и электродвигатель, и сервопривод получаются настолько компактными, что легко умещаются под рулем в салоне автомобиля. Заодно там же размещаются и датчики. Таким образом, вся конструкция надежно защищена от пыли, грязи и высоких температур подкапотного пространства, что благоприятно сказывается на надежности.
На среднеразмерных автомобилях устанавливается ЭУР с двумя шестернями. Через одну шестерню на рейку передается усилие от руля, а через другую — вспомогательное усилие от электромотора.
ЭУР для внедорожников и вэнов Устройство параллельноосевого привода
Чтобы создать большое дополнительное усилие применяется ЭУР параллельноосевой конструкции.
Важно
Для преобразования вращательного движения электродвигателя в линейное перемещение рулевой рейки используется зубчатоременной привод и механизм “винт — гайка на циркулирующих шариках”.
Гайка, вращаемая зубчатым ремнем, через шарики перемещает ось рейки. Шарики циркулируют по резьбе, возвращаясь через специальный канал в гайке.
При любом конструктивном исполнении в случае поломки водитель может продолжать безопасно управлять транспортным средством благодаря наличию механической связи между рулем и управляемыми колесами.
▪Возможности и премущества
Главными преимуществами электроусилителя по сравнению с гидроусилителем являются экономичность и надежность. ЭУР не отбирает мощность у двигателя, что позволяет экономить от 0,4 л до 0,8 л на 100 км в зависимости от режима движения. Это, в свою очередь, снижает выбросы углекислого газа от 10 до 20г/км.
ЭУР вступает в работу только при вращении руля, при движении по прямой он не потребляет энергии. Конструктивно электроусилитель компактнее и легче гидроусилителя и не требует обслуживания. Работа электроусилителя отличается более низким уровнем шума.
Стоимость ЭУРа ниже, однако его ремонт обойдется гораздо дороже, потому что при поломке вышедшие из строя узлы меняются целиком.
Электронная “сущность” ЭУР наделяет его широкими возможностями по настройке значения вспомогательного усилия в зависимости от условий движения и типа транспортного средства. Чем выше скорость — тем меньше усилие и “тяжелее” руль. При желании водитель может отключить ЭУР от датчика скорости кнопкой на панели приборов.
В этом случае руль постоянно “легкий”, что облегчает вождение в городских условиях. Одна и та же модель электроусилителя может быть легко программно перенастроена для разных моделей автомобилей.
Совет
ЭУР обладает функциями автовозврата руля в “ноль” и автоматического удержания колес в среднем положении (например, при разном давлении в шинах).
Интеграция с другими электронными системами автомобиля позволяет использовать ЭУР для:
• Стабилизации автомобиля, например, при резком объезде неожиданно возникшего препятствия;• Удержания автомобиля на полосе движения;
• Помощи при парковке.
Устройство электроусилителя руля: принцип работы и схема узла
Детально разберем устройство электроусилителя руля (ЭУР), как наиболее продвинутого представителя рулевой системы автомобиля. Выясним чем отличается гидроусилитель от электроусилителя и раскроем перспективу развития этих рулевых помощников водителя.
ГУРы и ЭУРы: враги или коллеги
Как и «гидрач» (ГУР), ЭУР (электроусилитель) создан для того, чтобы создавать дополнительное усилие на рулевой механизм, тем самым облегчая для водителя процесс управления автомобилем.
О первом типе усилителей уже есть публикация в нашем блоге, напомним лишь, что его главным элементом является гидроцилиндр, на который действует специальная рабочая жидкость, накачиваемая насосом.
Гидроусилители имеют уже достаточно долгую историю, чего не скажешь об электроусилителях, которые появились на арене автопрома сравнительно недавно. Несмотря на это, по мнению экспертов, ЭУРы через пару лет полностью вытеснят из недр легковых машин «гидрачи».
«Неужели они такие классные?» — спросите вы. Давайте разберёмся что к чему.
Устройство электроусилителя руля: где искать и как работает
Устройство электроусилителя руля довольно простое, его центровым элементом выступает электродвигатель, как правило, асинхронного типа. В зависимости от того, где установлен моторчик, различают такие схемы этого узла:
- с расположением на валу рулевого колеса;
- с расположением на рейке рулевого механизма.
Первый вариант характерен для небольших автомобилей, например для малолитражек и прочих компактных легковушек. Им и так не нужно большое усилие на руле, поэтому усилитель имеет компактные размеры и может находиться прямо под баранкой в салоне.
С более массивными авто такой фокус не пройдёт, и у них ЭУР приводит в движение рулевую рейку при помощи дополнительной шестерни или шарико-винтового механизма.
Принцип работы электроусилителя основывается на слаженном взаимодействии трёх компонентов:
- входных датчиков;
- электронного блока управления;
- исполнительного устройства.
Для того чтобы ЭУР работал правильно ему нужно знать как и куда поворачивается руль, какая скорость у машины и в каком режиме функционирует двигатель.
Этой информацией блок управления снабжают соответствующие датчики. В зависимости от полученных данных, он выдаёт команду исполнительному устройству коим и является электромотор ЭУР.
Кстати, с появлением электроусилителей у инженеров просто таки открылось второе дыхание. Так, к примеру, эти устройства позволили внедрить системы автоматической парковки, расширить функционал систем курсовой устойчивости, аварийного управления, удержания полосы движения авто и прочие новомодные интеллектуальные технологии.
Гур и эур: кто же лучше?
Время вернуться к основному вопросу, озвученному в начале статьи: гидро- или электроусилитель руля, что лучше? Одним из главных преимуществ ЭУРа является его экономичность: в отличие от ГУР ему ненужно отбирать мощность от двигателя автомобиля (напомним, насос гидроусилителя связан приводом с коленвалом).
В дополнение к этому электроусилитель включается только тогда, когда мы поворачиваем руль, что тоже неплохо для энергосистемы машины.
Также немаловажен малый вес и компактность этих устройств. Ну и, конечно же, интеллектуальный потенциал ЭУР, о котором мы уже вспоминали – на его базе легко создаются автоматические системы управления, ассистирующие устройства, а также другие технологии активной безопасности и перспективные беспилотные решения.
Но так ли плох гидроусилитель? Конечно же, нет. Во-первых, для тяжёлой и грузовой техники создать ЭУР достаточной мощности сложно, поэтому «гидрачи» в этом случае незаменимы. Во-вторых, его ремонт обойдётся дешевле, чем ремонт электроусилителя.
В целом же, как мы видим, электроусилители превосходят по ряду ключевых параметров своих собратьев с гидросистемой, из-за чего тотальный переход легковушек с одно вида усилителей на другой – всего лишь дело времени.
На этом, дорогие наши читатели и подписчики, мы завершаем сегодняшний рассказ.
Электроусилитель руля, схема и устройство
Электроусилитель руля — основные преимущества
[box type=»download»] По сравнению с гидро усилителем электрический усилитель не имеет насоса, шлангов и какой либо жидкости, за уровнем которой нужно было бы следить. Такой усилитель издает намного меньше шума и занимает на порядок меньше места в подкапотном пространстве.
[/box] При работе электро усилителя затраты энергии немного ниже, потому что он включается в работу только когда в этом есть надобность. А гидрач постоянно прокачивает жидкость.
Собственно за счет меньшего жнергопотребления такой привод рулевого управления позволяет уменьшить расход топлива (в среднем на 200 грамм на сто километров).
Состав усилителя с электрическим приводом:
1 — руль, 2— рулевая колонка, 3— карданный вал, 4— электродвигатель, 5— механизм руля, 6— блок управления, 7— датчик крутящего момента
Принцип действия электро усилителя рулевого управления
Как уже было сказано, электрический усилитель работает не всегда, он вступает в работу только при повороте руля водителем. Двигатель усилителя руля выдает крутящий момент который зависит от крутящего момента на рулевом механизме. Этот момент измеряется датчиком крутящего момента, который передает данные в блок управления усилителем.
Так же блок управления рассчитывает необходимую мощность включения двигателя усилителя в зависимости от угла поворота рулевого колеса. Угол поворота измеряется датчиком, который встроен в подрулевой переключатель.
На роторе самого двигателя тоже установлен датчик, измеряющий его частоту вращения для получения обратной связи в блок управления.
Обратите внимание
То есть чтобы блок «видел» с нужной ли скоростью крутится мотор электроусилителя, нет ли ошибочно медленного или слишком быстрого вращения.
[box type=»download»] В отличие от гидроусилителя, который дает примерно одинаковое усилие во всем диапазоне вращения руля, блок управления электрическим усилителем принимает во внимание множество параметров, по которым рассчитывает нужное усилие на электромоторе. Это усилие зависит от величины момента на руле, от скорости автомобиля, от оборотов двигателя, от угла и скорости поворота рулевого колеса.[/box]
Усилие от двигателя усилителя передается на рейку через приводную шестерню и червячную передачу. Рейка перемещается при помощи двух усилий: непосредственно от руля, приводимого в движение водителем и от двигателя усилителя, управляемого блоком управления.
Режим парковки
[box type=»info»] Парковка это своеобразный режим движения. В этом режиме скорость машины мала, а колеса обычно поворачиваются на сравнительно большие углы.[/box]
Датчик крутящего момента передает информацию о наличии большого крутящего момента на руле. Так же в блок поступают данные об угле поворота руля.
И если угол поворота и крутящий момент большие, а скорость автомобиля стремится к нулю, то блок управления определяет это как режим парковки и дает команду на максимальное усиление движения руля.
При этом обязательно учитывается частота вращения коленвала.
Таким образом при нулевой скорости и активном рулении на рейку действует максимальное усиление от электродвигателя.
Движение в городе
[box type=»info»] В городском режиме постоянно приходится поворачивать руль, совершая повороты и перестроения.[/box]
Но усилие на руле в такие моменты не превышает средних значений.
Так же в блок управления поступает информация об угле поворота руля и скорости автомобиля, близкой к 50-ти километрам в час, в результате блок определяет необходимость в умеренном усилии на рулевое управление и выдает сохраненные в памяти характеристики усилителя для скорости 50 км/час. Так что в городском цикле действуют усилия среднего диапазона.
Движение на трассе
[box type=»download»] В загородном режиме автомобиль движется на высоких скоростях, в рулевое колесо поворачивается обычно на небольшой угол и крутящий момент в рулевом механизме тоже невелик. [/box]
Видя что скорость машины около ста километров в час и поворот руля невелик, блок включает программу управления для характеристик при скорости 100 км/час, устанавливая небольшое усилие на рулевой рейке. То есть при движении на трассе действие электроусилителя практически равно нулю или очень мало.
Активный возврат колес в среднее положение
Когда при движении в повороте водитель снижает усилие на руле, торсион раскручивается.
Блок управления по показаниям датчиков видит это и рассчитывает скорость возврата колес в среднее положение в зависимости от величины падения крутящего момента на руле, а так же от угла и скорости поворота руля.
Это расчетное значение сравнивается с фактическим усилием возврата а результат сравнения служит основанием для определения крутящего момента, нужного для возврата колес в среднее положение.
Обычно при повороте колес в движении возникают реактивные усилия, которые стремятся вернуть колесо в среднее положение. Но из-за сил трения в рулевом механизме и подвеске они не способны самостоятельно вернуть колеса в исходное положение.
Блок управления учитывает все необходимые данные и обеспечивает возврат управляемых колес в среднее положение при помощи двигателя усилителя.
Коррекция среднего положения колес (подруливание)
Это режим движения по прямой. Просто иногда на автомобиль могут действовать сторонние силы, например боковой ветер. Обычно в таком случае водителю приходится самостоятельно удерживать машину на правильном курсе. В случае с электро усилителем этого делать не нужно, блок управления усилителем все сделает сам.
Долговременная коррекция
Усилитель работает в режиме длительной коррекции когда нужно постоянно устранять отклонение автомобиля от прямолинейного курса, например, при неравномерно изношенных шинах.
Кратковременная коррекция
В случае с боковым ветром его порывы непостоянны, поэтому усилитель работает в режиме кратковременного подруливания. Такое подруливание происходит без участия водителя. Таким образом электроусилитель руля повышает комфортность управления автомобилем.
Видео в тему:
Знакомимся с надежной системой рулевого управления — электроусилителем руля
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.
https://www.youtube.com/watch?v=IY7EtU6DLkY
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.
Важно
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 машин2. Конструкция для среднего класса авто3. Конструкция на автобусах и внедорожниках
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.
Совет
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.
Видео «Гидроусилитель или электроусилитель»
В этом видео проводится сравнение преимуществ и недостатков двух основных видов усилителей (автор — АВТОТЕМА ТВ).
Загрузка …
?Устройство, разновидности и принцип рыботы электроусилителя руля
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.
Обратите внимание
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.
Как работает электроусилитель руля – преимущества и недостатки
Электроусилитель руля — конструкция, предназначенная для снятия части усилия при повороте рулевого колеса.
Данный тип механизма считается сравнительно новым устройством, но это не помешало ему занять серьезную нишув секторе легковых авто. Электроусилитель рулевого колеса — следующий этап после ГУР (гидроусилителя), хотя последнийи сегодня пользуется спросом и устанавливается на большей части авто.
История
Как уже упоминалось, ЭУР — сравнительно «молодой» механизм, который разработан только в 90-х годах прошлого века. Но первые «ласточки» появились много раньше.
Так, попытку сделать нечто подобное предпринимал Генри Форд, которому не удалось довести идею до логического завершения.
Первая машина, на которой появился электроусилитель руля, стала Тойота MR2.
Японские производители поставили задачей убрать гидравлические линии от стойки до двигателя, что им и удалось.
Со временем ЭУР появился на европейском континенте. Здесь первопроходцами стала компания Фольксваген, которая установила элеткроусилитель на модели Гольф Экоматик. Преимуществом нового устройства стала возможность работы даже на заглушенном моторе. Со временем новая технология была взята на «вооружение» другими компаниями — Ауди, Мазда, Ситроен и так далее.
Устройство ЭУР
В отличие от классического ГУР, в электроусилителе главный исполнительный механизм — электрический привод (асинхронный мотор). Устройство собрано в одном блоке (вместе с рулевым механизмом), что упрощает обслуживание и ремонт (когда это требуется). Механическая передача передает момент вращения от силового узла к рейке руля.
В ЭУР с шестью шестеренками один из узлов передает момент кручения на рейку, а другой — вращение от электромотора. Для гарантии работоспособности рейка оборудована зубьями, выполняющими роль привода. Второй вариант исполнения — ЭУР с параллельным приводом. В данном случае момент передает ремень и шариковый узел.
Ключевой элемент электроусителя — система управления. Она состоит из нескольких узлов:
Конструктивно ЭУР различается в зависимости от типа автомобиля:
Что касается большегрузных машин, то на них электроуситель не устанавливается.
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.
Режимы работы
ЭУР — устройство, работа которого различается с учетом текущего режима. В процессе парковки, когда машина обездвижена или скорость минимальна, сервомотор работает с наибольшей отдачей, активируя функцию «легкого руля». Принцип выглядит следующим образом:
- Датчик, контролирующий момент кручения, передает данные о резких поворотах рулевого колеса;
- В управленческий блок идет информация об угле поворота;
- После анализа данных и скорости движения управляющий блок включает режим парковки и ускоряет работу двигателя.
Городской режим (скорость до 50 км/час). Особенность движения по городу — необходимость постоянно поворачивать рулевое колесо в одном и другом направлении. Алгоритм работы ЭУР здесь следующий:
- В блок управления направляются данные об угле поворота руля и скорости движения;
- «Мозги» устройства дают команду о необходимости достижения средней мощности вращения рулевого колеса;
- На скорости от 100 километров в час, когда необходима лучшая управляемость, рулевое колесо становится «жестким» («тяжелым»). Получается, что при достижении большой скорости ЭУР почти не работает.
В автомобилях с ЭУР предусматриваются следующие функции:
Режим активного возврата колес в исходную позицию
Когда в движении нагрузка на руль уменьшается, происходит раскручивание торсиона. Управляющий блок видит эту информацию и вычисляет скорость возвращения колес в исходную позицию. Полученное значение сравнивается с текущим параметром, после чего формируется нужное усилие для возврата колес.
Как правило, во время поворота в движении появляются дополнительные усилия, «выталкивающие» колесо в нейтральную позицию. Но наличие силы трения не позволяет это реализовать. Задача управляющего блока — произвести нужные расчеты и помощь колесам вернуться в исходную позицию.
Режим коррекцию средней позиции
Такой режим активируется при прямолинейном движении. При неблагоприятных погодных условиях (сильном ветре сбоку) или при разном давлении в покрышках управляющий блок регулирует усилие и улучшает управляемость авто. Здесь возможно два варианта:
- Долговременная коррекция актуальна, когда проблема имеет долгосрочный характер (пример — шины в колесах имеют разное давление);
- Кратковременная коррекция — срабатывает при временных проблемах, к примеру, усилении бокового ветра.
Преимущества и недостатки ЭУР
Как и у других механизмов, у электроусилителя рулевого управления стоит выделить плюсы и минусы.
Преимущества:
- Простота эксплуатации и конструкции. При обслуживании гидроусилителя важно контролировать уровень масла и производить его замена (доливку). В случае с ЭУР такая проблема отошла в прошлое;
- Экономичность. В отличие от ГУР, который работает без остановок, электроусилитель активируется только при необходимости (при вращении рулевого колеса). Как следствие, часть нагрузки снимается с мотора;
- Простота настройки и регулировки. Чтобы скорректировать характеристики ГУР не обойтись без разборки узла и внесения конструктивных измерений. Для ЭУР все проще — хватает замены программы электронного блока;
- Экономия топлива. Практика эксплуатации показала, что применение электроусилителя снизило объем потребления топлива на 0.5-0.6 литра из расчета на 100 километров пути.
Минусы ЭУР
- Низкая мощность, связанная с меньшей мощью элеткродвигателя;
- Ограниченность применения. Электроусилитель рулевого колеса монтируется только на легких машинах, а для грузового транспорта он не подойдет;
- Слабая отзывчивость руля, объясняемая малым обратным усилием.
Подведем итоги
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 и прочих
Электроуселитель руля: Для чего нужен ЭУР, и как он работает
Мода на оснащение автомобилей различной электроникой не обошла стороной и рулевое управление. Таким образом появился ЭРУ, который во многом обгоняет гидроусилитель по уровню безопасности, точности в управлении, бюджетности и удобству.
Принцип работы
Вся система включает в себя следящий привод, электродвижок, датчики момента и угла поворота руля, блок управления. В качестве опции может устанавливаться и датчик скорости поворота руля.
В зависимости от конкретного типа авто, строение следящего привода может быть разным, но об этом расскажем чуть позже. Электродвигатель устанавливается современный, бесщеточный. Датчик момента являет собой базу всей системы. В рулевой вал монтируется торсион.
Компоненты датчика ставятся на концах вала. Принцип его действия также может быть разнообразным.
Важно
Во время поворота руля происходит закручивание торсионного вала. И чем больше усиление, тем сильнее затягивается торсион. Вся эта информация передается через датчик крутящего момента в блок управления.
Последний считывает и анализирует данные, сравнивает их с данными других датчиков и рассчитывает усилие, которое нужно приложить, дабы помочь водителю развернуть колеса.
Электродвигатель получает команду и начинает действовать либо на рулевую рейку, либо на вал рулевой колонки.
Строение конструкции
Вариантов строения электроусилителя много, поэтому для наглядности рассмотрим продукцию лидера в этом производстве, в лице компании ZF — электроусилитель марки Servolectric. ЭУР подбирается и «ставится» с учетом конкретного типа автомобиля.
На миниатюрных легковушках электроусилитель ставится на рулевой вал, среди авто второго класса передача вспомогательного усиления происходит через установленную шестерню, а в случае с легкими коммерческими автомобилями и внедорожниками отмечается использование параллельноосевой конструкции.
Так как легковым автомобилям большое воздействие от ЭУРа не требуется, следящий привод и электродвижок на такие машины устанавливаются настолько миниатюрные, что все оборудование без проблем помещается под рулем в самом салоне авто. Вместе с этим, там же размещаются и все датчики. Такое расположение очень удачно даже потому, что вся конструкция качественно оберегается от воздействия высоких температур и загрязнения.
Среднеразмерные авто оснащаются электроусилителем с парой шестерней. Через одну из них на рейку поступает усиление от руля, а через вторую дополнительное усиление от электрического мотора.
Дабы создать большее усиление, используется параллельноосевая конструкция. Здесь, для придания линейного движения ролевой рейке задействуется зубчатоременчатый привод и специальный механизм.
Вне зависимости от того, какой принцип конструкции использовался, в случае неисправности водитель сможет и дальше безопасно перемещаться на своем автомобиле, благодаря присутствию прямого механического контакта между колесом и рулем.
Возможности и сильные стороны
Основная сильная сторона электроусилитея в сравнении с ГУРом заключается в надежности и экономичности первого. Такая конструкция не отнимает энергию у двигателя, и только это позволяет экономить на топливе порядка 0,4-0,8 литров на каждые 100 км (конкретный показатель зависит от режима движения). Как следствие, падает количество вредных выбросов, от 10 до 20 г/км.
Электроусилитель подключается только в моменты поворота руля, во время прямого движения энергии он не потребляет. Конструкция ЭУРа компактнее и занимает гораздо меньше места по сравнению с гидроусилителем, а также он не требует обслуживания.
Работа ЭУР происходит тише и стоимость его намного ниже, но в то же время в случае его поломки ремонтные работы обойдутся дороже. Высокая стоимость обусловлена тем, что в случае неисправности недееспособные узлы нужно менять целиком.
Совет
ЭУР можно настраивать в зависимости от вида ТС и конкретных условий движения. Водитель с помощью кнопки на панели имеет возможность отключить устройство от датчика скорости, что обеспечит «легкость» руля и, как следствие, комфортное передвижение в условиях города.
Одну и туже модель ЭУРа можно с помощью программы настроить под разные модели авто. Электроусилитель имеет возможность возвращать руль в «ноль», а также автоматически удерживать колеса в среднем положении (например, в случае разного давления в шинах).
Сообщение ЭУР с другими электронными системами в транспортном средстве позволяет использовать первый:
- В качестве вспомогательного «инструмента» при парковке.
- Для удержания транспортного средства на полосе движения.
- Для стабилизации авто, например, в случаях резкого объезда неожиданно появившегося препятствия.
Если вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями!
