Как устроен и как работает электроусилитель руля

Устройство и принцип действия

Если гидроусилитель руля является уже хорошо знакомым устройством и используется производителями автомобилей уже не один десяток лет, то ЭУР относительно молод. Рассмотрим принцип работы электроусилителя руля.

Начнём с устройства ЭУР. Он состоит из электродвигателя, механической шестерёнчатой передачи, датчика поворота руля, датчика крутящего момента руля и блока управления. Также в блок управления поступают данные о скорости движения машины (из системы ABS) и о частоте вращения коленвала (оборотах двигателя). 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.

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.

Достоинства ЭУР

С экономической точки зрения основным достоинством ЭУР является то, что применение электродвигателя исключает необходимость отбора части мощности от двигателя автомобиля.

Это позволяет экономить не менее пол литра топлива на сто километров пробега, в отличие от авто с гидроусилителем руля. Важным достоинством является и надёжность этой системы. Отпадает необходимость в постоянной проверке ремня и уровня жидкости гидроусилителя руля.Электроусилитель руля более информативен и обеспечивает лучшую связь водителя с дорогой. Наличие дополнительных режимов делает вождение более комфортным. В отличие от авто с гидроусилителем руля, колеса можно держать в крайних положениях неограниченное время.

И, конечно, компактность устройства также является одним из преимуществ ЭУР перед другими системами.

Недостатки ЭУР

На данный момент пока еще невозможно использовать ЭУР на тяжелых грузовиках, требующих большого усилия при вращении рулевого колеса. Для них гидроусилители руля остаются единственным и надёжным вариантом.

Еще следует отметить боязнь влаги. Вода и конденсат могут вывести из строя предохранители и электродвигатель. К недостаткам можно отнести все ещё высокую стоимость этой системы. В то же время она становится всё более популярной и распространенной.

Видео «Что такое ЭУР»

Посмотрев ролик, вы узнаете, что из себя представляет ЭУР и какие у него плюсы и минусы.

Рекомендуем ознакомиться

• 2 630
• Дмитрий Фещук

Один комментарий на “ Принцип работы электроусилителя руля и его устройство ”

Электроусилитель руля объединен с рулевым механизмом в одном блоке. В конструкции усилителя используется, как правило, асинхронный электродвигатель.

Материалы: http://mineavto.ru/remont/elektrooborudovanie/printsip-raboty-elektrousilitelya-3909.html

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).

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.

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.

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.

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.

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.

Анатолий

На табло -P/S Check EPS system, сканер показывает ошибку C1B03-Motor fault. Отсоединил электродвигатель от сервопривода. Вопрос: при включенном зажигании и вращении руля, вал исправного элетродвигателя должен вращаться ? Т.е., если он не вращается, то неисправен двигатель, а если вращается — то надо смотреть сервопривод ?(ну, или искать другие причины).

Материалы: http://avto-blogger.ru/podav/elektrousilitel-rulya.html

Облегчение рулевого управления автомобилем долгое время являлось непростой и важной задачей для конструкторов. Создание усилителей руля существенно упростило процесс управления транспортным средством и, отчасти, повлияло на повышение безопасности. Это связано с тем, что повысилась скорость реакции водителя на нештатные ситуации, поскольку маневрирование занимает меньше времени.

В настоящее время усилители рулевого управления различных типов устанавливаются практически на все автомобили, независимо от своего класса. Если первые усилители были гидравлические, и устанавливались в основном на большегрузные авто, поскольку отличались сложностью конструкции, большими габаритами и массой, то современные электроусилители руля обладают малыми габаритами и более простой конструкцией. Поэтому даже автомобили эконом класса без электроусилителя руля с конвейера практически не сходят.

Большинство автопроизводителей все чаще отдает предпочтение именно электрическому усилителю. На это имеется достаточное количество причин:

• небольшие габариты всей конструкции;
• высокая точность и информативность при управлении авто;
• простота электроусилителя, малое количество сбоев при работе;
• простое обслуживание, не требующее контроля уровня масла и состояния приводов, шлангов;
• ГУР не позволяет держать колеса в крайних положениях свыше пяти секунд, иначе велика возможность перегрева масла и поломки устройства.

Гидравлические усилители руля наряду со сложностью, отличаются и своей зависимостью от двигателя, что приводит к общему увеличению расхода горючего. Цифра сравнительно небольшая – не более 0,5 литра на сотню, но и она для многих автомобилистов имеет значение. Стоит отметить и еще одну не особо приятную особенность гидроусилителя руля – не самая высокая точность. Для совершения крутого маневра руль придется выкручивать многократно.

Благодаря появлению электроусилителя рулевого управления, стало возможным оснащение ТС дополнительными опциями, повышающими безопасность и комфорт для водителя. К числу таких можно отнести систему, помогающую парковаться в автоматическом режиме, соблюдать рядность движения и т. п. Система курсовой устойчивости современного ТС также задействует электроусилитель руля.

В зависимости от класса авто, компоновка устройства может выполняться двумя способами.

1. Передача усилия осуществляется на вал самого рулевого колеса – используется для ТС малого/среднего размера.
2. Усилие поступает на саму рулевую рейку – эта компоновка наблюдается на больших ТС и микроавтобусах.

Вне зависимости от компоновки, любой электроусилитель руля состоит из следующих базовых узлов:

• датчики входа, контролирующие угол поворота руля и его крутящий момент;
• блок управления, собирающий и обрабатывающий поступающие данные от датчиков, а также других систем, к примеру, ABS;
• электродвигатель, обеспечивающий необходимое усиление вращения.

Понять, как работает электроусилитель руля не так легко, как может показаться на первый взгляд. Каждый раз, когда водитель совершает движение рулем, это усилие через торсион поступает на механизм руля. Датчики, расположенные на входе, мгновенно фиксируют это усилие и передают информацию в блок управления, куда стекаются сигналы не только от рулевого колеса, но также от ABS и коленвала. После сложного анализа блок генерирует управляющий сигнал, который отправляется непосредственно на электромотор.

Устройство электроусилителя руля, которыми оснащены современные транспортные средства, позволяет им работать в нескольких режимах на любых скоростях. Кроме того, полезным является и режим мониторинга средней позиции колес, помогающий водителю вернуть их в правильную позицию после совершения маневров, если в шинах отличается давление или при сильном боковом ветре. Таким образом исправный электроусилитель упрощает управление ТС и повышает безопасность на дороге.

Большинство водителей, особенно во время длительных поездок, не задумываются над тем, как работает в этот момент их электроусилитель руля. Число возможных работы четыре.

1. Стандартный. Режим, в котором работает электроусилитель руля основную часть времени. Водителю приходится прикладывать совсем небольшие усилия при маневрировании, поскольку система делает всю основную работу по повороту и коррекции колес самостоятельно, основываясь на данных с входных датчиков и прочих систем автомобиля.
2. Поворот, осуществляемый на минимальной скорости вращения колес. Его особенность – широкий диапазон вращения руля, поскольку чаще такое действие приходится выполнять в момент парковки транспортного средства. Для облегчения задачи водителю, электронные компоненты гарантируют усиленный крутящий момент – в результате полностью выкрутить руль может даже слабая женщина.
3. Поворот на высоких скоростях. В целях безопасности будет лучше, когда на высокой скорости поворот руля будет несколько затрудненным. Когда электронный блок фиксирует высокую скорость, основное усилие на руль приходится оказывать водителю, электроусилитель помогает в малой степени.
4. Возврат колес в среднее положение. После любого маневра ТС, электроусилитель руля отслеживает позицию колес, и практически автоматически возвращает их в среднее положение, что существенно упрощает процесс управления авто для неопытного автолюбителя.

Эти режимы можно считать отличиями электроусилителя руля от гидроусилителя, который не имеет возможности такой работы.

Несмотря на достаточную надежность, этот важный элемент может давать сбои в работе, что напрямую влияет на безопасность. Поэтому оставлять ситуацию «как есть» крайне нежелательно, и неисправность следует устранить как можно скорее. Стоит отметить, что нередко ЭУР отключается незаметно, т. е. на дисплей бортового компьютера сообщение об ошибке не выводится. Поэтому время от времени нелишним окажется проведение следующего теста:

• при заглушенном двигателе совершить несколько поворотов рулем;
• завести мотор, вращение рулем повторить;
• сравнить оба действия – если усилитель неисправен, руль вращается одинаково трудно, следовательно, требуется срочная диагностика электроусилителя – самостоятельная или в специализированной мастерской.

Не редкость и такая ситуация, когда электроусилитель руля перестает функционировать одновременно со спидометром. В этом случае можно смело грешить на датчик скорости, который работает в прямой связке со спидометром и самим усилителем. Это позволяет регулировать режим работы усилителя в зависимости от скорости ТС. Проблема может быть как в самом датчике, который проще заменить на новый, так и в проводке, коммутирующей все устройства. В последнем случае придется немало повозиться, чтобы найти обрыв.

Ремонт электроусилителя руля может потребоваться и в случае скачков напряжения в бортовой сети. Чаще всего он просто отключается вследствие недостаточного напряжения – от повышенного его защищает предохранитель. Но отключения электроусилителя руля из-за низкого напряжения не проходят бесследно, и крайне нежелательно допускать такие ситуации. Внезапное отключение электроусилителя руля может быть связано не только с аккумулятором, но и с генератором, а также с проводкой – все они должны регулярно проверяться. О ремонте электроусилителя и о том, стоит ли это делать самостоятельно показано на видео:

Не так уж и редко приходится сталкиваться с тем, что порой говорить о неисправности электроусилителя руля даже не приходится – он просто начинает вести себя совершенно непредсказуемо. К примеру, при движении по ровной дороге прямо, электроусилитель начинает резкий поворот в сторону, когда водитель не прикладывал к рулю никаких усилий. Как правило, все это сопровождается сильными толчками в руль со стороны ЭУР. Ситуация является весьма опасной, поскольку авто в считанные секунды может оказаться на полосе встречного движения, и водитель ничего не успеет с этим сделать.

При малейших признаках подобного «самоуправства» со стороны усилителя движение необходимо прекратить немедленно. Если такая ситуация наблюдается за городом, где отсутствуют сервисные мастерские, а продолжать движение все-таки необходимо – можно временно извлечь предохранитель устройства, принудительно отключив его. Ехать будет не столь комфортно, но зато полностью безопасно. Как только представится возможность, авто с такой неисправностью потребуется отогнать на диагностику.

Выход из строя может быть вызван простым загрязнением контактной группы или из-за датчиков, установленных на входе электроусилителя. В ряде случаев может помочь замена или очистка контактов, но при самостоятельном ремонте нужно быть готовым к тому, что эта процедура не принесет результатов, а менять придется весь электроусилитель. Для отечественных автомобилей его стоимость сравнительно невелика, но в условиях личного гаража его замену проводить не рекомендуется. В специализированной мастерской, после установки нового усилителя будет грамотно проведена перенастройка работы всех узлов рулевого управления.

Материалы: http://mashintop.ru/term.php?id=853