Принцип работы электроусилителя руля
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Принцип работы электроусилителя руля

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).

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

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.

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.
Читать еще:  Принцип работы вентилятора охлаждения двигателя

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.

Устройство и принцип работы электроусилителя рулевого управления

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

Функции и назначение

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

К основным преимуществам электроусилителя в сравнении с гидроусилителем можно отнести:

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

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

Преимущества устройства

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

Устройство ЭУР

Конструктивно ЭУР состоит из следующих элементов:

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

Электрический двигатель

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

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

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

Варианты установки электродвигателя

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

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

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

Система управления

Система управления ЭУР состоит из:

  • входных датчиков;
  • электронного блока управления;
  • исполнительного устройства.
  • датчик угла поворота рулевого колеса;
  • датчик крутящего момента на рулевом колесе.

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

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

Принцип работы электроусилителя руля

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

Различают следующие режимы работы электроусилителя:

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

Преимущества и недостатки электроусилителя руля

К основным преимуществам ЭУР относятся:

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

К минусам устройства относятся:

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

Неисправность EPS

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

ArtemTerti4niy › Блог › Электроусилитель руля (ЭУР)

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.

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).

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.

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. 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. 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.

Что такое электроусилитель руля (ЭУР) автомобиля?

Гидравлический усилитель в свое время был настоящим прорывом в автомобилестроении, поскольку именно он дал возможность управлять машиной легко и с комфортом. Долгие годы ГУР был единственным типом усилителя, но сравнительно недавно в новые модели автомобилей начали устанавливать электроусилитель руля, ЭУР. Благодаря ему удалось наконец-то избавиться от гидравлической системы, которая была слабым местом в рулевом управлении и требовала регулярного обслуживания.

Читать еще:  Вал коленчатый где находится

Что такое ЭУР и для чего он нужен?

Несмотря на совершенно другую конструкцию и принцип работы, назначение ЭУР не изменилось — он умножает усилие, прикладываемое водителем к рулю, фактически, перенимая на себя большую часть работы, требуемой для поворота колёс автомобиля. Это, так сказать, основная его функция, которая ничем не отличается от назначения ГУР.

Однако электрическая система дает дополнительные возможности, которыми предыдущее поколение усилителей похвастать не могло. Например, возможность настройки, что дает более точное и четкое управление в любом режиме.

Кроме того, поскольку электроусилитель может напрямую управляться электронным блоком управления (ЭБУ) автомобиля, он прекрасно работает в паре с системой курсовой устойчивости, «подруливая» при некорректно выполненных поворотах и страхуя водителя.

Если на автомобиль установлена система автоматической парковки, в нём будет и ЭУР, который точно и вовремя выполняет все команды ЭБУ. К стати EPS (Electric Power Steering) — это иностранная аббревиатура, которая означает тоже что и ЭУР.

Устройство электроусилителя руля

По сути, ЭУР – это электродвигатель, который включается в нужный момент и создает в механизме рулевого управления дополнительное усилие. Но, как и вся современная техника, устройство ЭУР постепенно «обросло» дополнительными элементами, которые помогают быстрей и точней реагировать на действия водителя.

Сам ЭУР состоит из нескольких компонентов.

  1. Основная часть – асинхронный электродвигатель.
  2. Блок управления (связан с ЭБУ автомобиля).
  3. Датчики положения рулевого колеса (поворота руля) и крутящего момента. Первый ставится на руль и показывает, на какой угол он отклонился. Второй устанавливается на торсион на стыке рулевого вала и рейки. Он показывает усилие, приложенное к рулю. Иногда ставится еще и датчик скорости поворота руля.
  4. Передаточный механизм (сервопривод), конструкция которого зависит от того, где именно в системе рулевого управления установлен электроусилитель руля.

Виды ЭУР

Как и всё в конструкции автомобиля, ЭУР эволюционировал, и теперь есть несколько его разновидностей, каждая из которых нашла свое применение в различных типах автомобилей. И если основной его принцип остался неизменным, некоторые детали серьезно влияют на качество и удобство работы. За местом установки различают 3 основных вида.

  1. Электроусилитель руля, встроенный в рулевую колонку.
  2. Двухвальный ЭУР, встроенный в рулевую рейку.
  3. ЭУР с винт-шариковым соединением.

Эти виды отличает схема подключения электромотора и тип привода, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим их все.

Электроусилитель, встроенный в рулевую колонку с червячной передачей

Самый простой и дешевый тип электроусилителя. Мотор и червячный редуктор крепятся непосредственно на рулевую колонку и управляют ею. При этом остальные элементы рулевого управления (в частности, рейка) не меняются. Такое исполнение удобно тем, что электромотор располагается в салоне автомобиля, а значит, его легко демонтировать, обслуживать, и при этом он меньше страдает от холода и влаги. К тому же, простая конструкция рулевой рейки упрощает и удешевляет ремонт. Однако такая система не справляется с большими нагрузками, поэтому ставится на автомобили малого класса. На видео, ниже, наглядно показан принцип работы такого электроусилителя.

Электроусилитель, встроенный в рулевую рейку

Более сложная в обслуживании конструкция, которая используется в автомобилях среднего класса. Как понятно из названия, электромотор устанавливается в рулевую рейку на стыке между ней и промежуточным валом. Здесь используется уже шестерня, которая передает усилие на саму рейку.

Основной недостаток этого вида ЭУР в том, что он размещается на рейке, а значит, больше страдает от внешних факторов. И хоть устройство имеет защитный кожух, оно всё равно постепенно портится от влаги и перепадов температуры. А расположение в подкапотном пространстве усложняет демонтаж и ремонт.

Сложная конструкция, в которой электромотор ставится на рейку не со стороны рулевой колонки, а с противоположного конца. Для управления используются две шестерни: одна соединяется с промежуточным валом и вращается непосредственно от усилия, которое прикладывает водитель. Вторая шестерня установлена с другой стороны рейки и управляется электромотором. Такая сдвоенная конструкция сильно поднимает стоимость покупки или ремонта рулевой рейки. С другой стороны, за счет своих особенностей надежность этого механизма довольно высокая.

ЭУР с винт-шариковой гайкой

Это самый новый и самый удачный вариант электроусилителя. Прежде всего, в нём используется другая конструкция мотора, у которой практически нет инерции при остановке или в начале работы. И нет червячной передачи, которая отбирала на себя часть усилия электродвигателя. Благодаря этим изменениям точность и информативность руля достигают максимальных показателей.

Работа ЭУР с винт-шариковой гайкой

Для управления используется шариковая гайка, соединенная непосредственно с электромотором. При работе мотор вращает гайку в одну или другую сторону, а она, в свою очередь, перемещает рулевую рейку, как показано на анимации выше.

Принцип работы ЭУР

Теперь, когда основные разновидности ЭУР понятны, можно говорить о том, как работает это устройство. На видео, выше, наглядно показан принцип действия разных видов электроусилителей руля.

Если говорить в общем, принцип работы заключается в том, чтобы включить в нужное время электромотор, «докрутить» руль до нужного угла поворота, а затем вернуть его в среднее положение, когда маневр завершен. Однако такое объяснение не слишком раскрывает общую картину. Что же происходит, когда водитель начинает поворот?

  1. Первыми включаются датчики. Основной – это датчик крутящего момента, который встроен в торсионный вал. Чем дальше водитель поворачивает руль, тем на больший угол поворачивается торсион. Плюс к этому есть и датчик угла поворота руля, а также датчик скорости поворота руля. Данные с них уходят в электронный блок управления ЭУР.
  2. Информация с блока управления ЭУР уходит в ЭБУ автомобиля. Там она соотносится с данными датчиков АБС (информация о скорости автомобиля) и режимом работы двигателя (эту информацию передает датчик оборотов коленвала).
  3. Затем команда от ЭБУ снова поступает на блок управления электроусилителем руля. Мотор включается и поворачивает рулевую колонку или рулевую рейку. А затем он же возвращает колёса в среднее положение.

Режим работы электроусилителя зависит от того, с какой скоростью движется машина (малой, средней или большой), а также от того, требуется ли возврат и поддержание колес в среднем положении. Благодаря электронике он всегда работает в оптимальном режиме.

Преимущества и недостатки ЭУР

Нет ничего идеального, и к ЭУР это тоже относится. Есть у этой системы и плюсы, и минусы, которые нужно учитывать при выборе автомобиля

  1. Основной плюс – простота конструкции и отсутствие сложной гидравлики. Не нужно беспокоиться о тормозном цилиндре, прокладках, замене жидкости. Для обслуживания понадобится разве что смазка механического привода.
  2. Меньше поломок, ведь чем проще система, тем меньше в ней отказов. Особенно хорошо это видно на тех ЭУР, которые размещены на рулевой колонке.
  3. Экономия топлива. Дотошные европейские эксперты посчитали, что если не использовать привод от двигателя автомобиля, это позволит снизить расход топлива. ЭУР включается только когда выполняется поворот.
  4. Возможность настройки, программирования или отключения усилителя. Это позволяет лучше контролировать автомобиль и настроить обратную связь «под себя».
  5. Приятный бонус – бесшумная работа. Если узел исправен, он вообще никак не звучит.
  6. И, как ни странно, цена ЭУР ниже, чем цена ГУР.
  1. Большинство минусов связано с ремонтом ЭУР. И в первую очередь это стоимость такой услуги. Зачастую электродвигатель при неисправности меняют полностью, то же относится и к датчикам. А цена ремонта или замены рулевой рейки с интегрированным ЭУР – вообще печаль-беда.
  2. Высокая информативность доступна только в дорогих современных моделях усилителя.
    Могут выйти из строя или засбоить датчики, после чего электроусилитель перестает адекватно работать.
  3. И, наконец, малопонятная система дает простор для махинаций мастеров на СТО.

Заключение

Несмотря на все недостатки, схема ЭУР продолжает совершенствоваться. Последние модели ушли далеко вперед от первых попыток заменить гидравлику электроприводом. А учитывая, что система автопилота, автоматической парковки, удержания в полосе и т.д. требует именно электроусилителя, можно рассчитывать на то, что в ближайшем будущем появятся новые, более надежные и доступные конструкции.

Как работает электроусилителя руля автомобиля

Как же работает электроусилителя руля автомобиля? Принцип работы электроусилителя заключается в электрическом приводе, который дает дополнительное усилие при повороте руля. При помощи этого конструктивного элемента, Вам не приходиться выворачивать руль обеими руками. Датчик измеряет крутящий момент и передает в блок управления усилителем. В зависимости от угла поворота, этот блок рассчитывает мощность, которую нужно предать в двигатель усилителя. Сам датчик расположен в подрулевом переключателе. Для обратной связи еще один датчик расположен на роторе двигателя, он так же передает информацию о частоте вращения в блок управления.

Электроусилитель руля появился в середине девяностых годов. На момент 2016 года он стоит на половине всех машин, на планете. Столь большая популярность обусловлена рядом его характеристик и почти отсутствием недостатков. Его преимущества по сравнению с гидроусилителем заключаются в:

  • компактности;
  • точечной регулировки характеристик;
  • предоставляемом объеме информации работе;
  • надежности и экономичности;
  • малой шумности.

К минусу можно отнести лишь его мощность, именно поэтому на тяжелом транспорте до сих пор ставят только ГУР.

На первый взгляд такая мудреная система ни к чему, но это обеспечивает расчет усилия на электромотор во всем диапазоне поворота руля. Это усилие зависит от таких параметров как:

  1. Величина момента на руле.
  2. Скорость с которой едет автомобиль.
  3. Оборот двигателя.
  4. Угловая скорость поворота руля.

В то время, как в ГУР дает примерно одинаковое усилие на весь диапазон.

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.
Читать еще:  Принцип работы помпы в автомобиле

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.

Устройство и принцип работы ЭУР

Как же работает электроусилитель руля с точки зрения безопасности? Устроен электроусилитель рулевого управления гораздо проще, нежели ГУР. У него нет никаких расходных материалов в виде жидкостей. Отсутствуют множество подвижных соединений и уплотнений (критические места для поломки). Именно поэтому сейчас идет массовый отказ от стареньких гидроусилителей. Даже отечественные производители ВАЗ перешли на эту технологию.

Технические характеристики электроусилителя:

  • напряжения питания (номинальное) – 12 В;
  • максимальный компенсирующий момент – 35 Нм;
  • максимальный ток потребления – 50 А;
  • ток потребления (усилие на рулевом колесе приложено, выходной вал усилителя заблокирован) – не более 15 А.

Его появление помогло автопроизводителям реализовать ряд новых функций, таких как:

  • повышение курсовой устойчивости;
  • автоматическая парковка;
  • соблюдение рядности движения.

Основные режимы работы усилителя руля

Как можно догадаться усилитель руля работает не все время. А лишь при повороте колес и не на высоких скоростях. Однако колеса поворачиваются при различных условиях. Соответственно и работа выполняемая двигателем разниться от условий. Современные блоки управления умеют определять в каком режиме двигается автомобиль и подстраивать крутящий момент двигателя под них.

Режим парковки

При парковке скорость автомобиля небольшая или отсутствует вообще, а углы поворота, на которые выворачиваем руль, большие. Информация, передающаяся с датчика угла поворота, поступает на блок управления и если скорость минимальна, а углы поворота и крутящий момент большие, то включается режим парковки. В нем максимальная нагрузка ложиться электроусилитель. Тем самым обеспечивается, так называемый “легкий руль”.

Режим езды по городу

Городская езда обусловлена постоянными остановками, поворотами и перестроениями. Здесь движение происходит со скоростью 40-60 кмч. В результате происходят усилия в среднем диапазоне, блок обрабатывает информацию о скорости и угле поворота и дает сигнал на электродвигатель.

Режим езды на трассе

Особенность данной езды является высокие скорости и небольшой угол поворота при перестроении. Соответственно принимается решение о небольшом усилии двигателя или полном его отсутствии.

Ведь если вовремя не убрать помощь, автомобиль при малейшем повороте руля, даже на маленький угол резко свернет, что приведет к аварии.

Удержание среднего положения колес

Блок управления зачастую выполняет функцию удержания среднего положения колес. Это нужно в условиях разного давления в шинах, вся информация обрабатывается и проводится коррекция. Так же при повороте руля в движении к окружной силе добавляется тяговая, которая действует на колеса и изменяет их положение. Блок управления учитывает это и регулирует положение.

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.

В итоге мы виде, что электроусилитель руля приходит на замену гидроусилителю. Если сначала электрический усилитель ставили только на малолитражках, то теперь они добрались до внедорожников и спорткаров. Большегрузная техника пока остается на гидроусилителе, но и тут ставят комбинированные варианты из двух усилителей. Да, маломощность мешает полностью вытеснить гидроусилитель, но все его преимущества перевешивают пару недостатков.

Устройство и принцип работы электроусилителя руля

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

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

Устройство и принцип действия электроусилителя руля

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

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

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

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

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

Конструкция электроусилителя руля

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

На автомобилях малого класса ЭУР устанавливается на рулевую колонку. Они не нуждаются в большом усилии на руле, поэтому электромотор и механическая передача получаются компактными и помещаются в салоне авто под рулевым колесом. Там же размещаются и датчики. В результате устройство надежно защищено от пыли, грязи и высокой температуры, царящих в подкапотном пространстве, что наилучшим образом сказывается на сроке службы.

У машин среднего класса электроусилитель руля размещается на рулевой рейке, вспомогательное усилие на которую передается через шестерню.

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

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

Преимущества ЭУР перед ГУР и ЭГУР

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

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

Достоинствами электроусилителя руля являются надежность, экономичность и компактность. Его принцип действия основан на работе электромотора, поэтому и устройство намного проще. Электроусилитель руля приводится в действие не от силового агрегата автомобиля, к тому же работает только при работе рулем, благодаря этому экономится от 0,4 до 0,8 литра горючего в зависимости от стиля езды и дорожных условий. Электроусилитель руля не требует обслуживания, однако, в случае поломки неисправные узлы меняются целиком, поэтому стоимость ремонта значительно возрастает.
” alt=””>
Пожалуй, самым главным преимуществом электроусилителя руля, можно считать возможность изменять вспомогательное усилие в зависимости от условий передвижения автомобиля, благодаря чему, достигается более острое управление на высоких скоростях, и более легкое на малых. Кроме того, одна и та же модель может применяться на различных машинах, а все, что потребуется – изменить настройки электронного блока управления.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector