Что такое электроусилитель?

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.

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
Преимущества устройства
Устройство ЭУР
Электрический двигатель
Система управления
Принцип работы электроусилителя руля
Преимущества и недостатки электроусилителя руля
Неисправность EPS

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

Надежность.
Возможность реализации автоматического управления автомобилем.
Простота обслуживания и бесшумная работа.
Экологическая и технологичность безопасность.
Возможность управления транспортным средством в случае выхода системы из строя.
Обеспечение легкости и плавности рулевого управления.
Обеспечение соответствия между углами поворота управляемых колес и руля.
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:

Электрический двигатель передает усилие на вал рулевого колеса.
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.

Что такое электроусилитель руля

Функции и назначение
Устройство
Электродвигатель
Система управления
Как работает электроусилитель рулевого управления?
Электрогидравлический усилитель
Достоинства и недостатки ЭУР
Частые неисправности электроусилителя
Подводим итоги

С 2000-х годов автопроизводители активно применяют электрический усилитель руля. Он стал неплохой альтернативой ГУРу. Электроусилитель руля начали ставить на многие бюджетные модели, в которых до этого времени усилитель не предлагался даже за доплату. Но почему половина машин до сих пор идет с ГУРом? Все не так однозначно, и увы, ЭУР не лишен недостатков. Но обо всем по порядку.

Функции и назначение

Что такое ЭУР? Это механизм рулевого управления, призванный снизить усилия, прилагаемые водителем для поворота руля. Главным элементом в системе является электродвигатель – именно он создает дополнительное усиление.

Электрический усилитель рулевого управления может иметь ряд дополнительных функций:

менять степень усиления руля в зависимости от скорости;
исправлять неверные действия водителя (на случай, если он заснул за рулем);
самостоятельно парковать автомобиль (эта функция появилась только недавно и используется на дорогих авто).

Устройство

Электроусилитель включает 3 основных элемента:

электрический двигатель;
редуктор;
систему управления.

Рассмотрим устройство электроусилителя руля подробнее.

Электродвигатель

В зависимости от конструкции ЭУР, он служит для передачи усилий на:

Рулевой вал. Электродвигатель встроен в рулевую колонку и передает усилия на вал через редуктор.
Рейку. Это электромеханический усилитель – наиболее распространенный тип на бюджетных автомобилях. Система может быть реализована с параллельным приводом, либо с двумя шестернями. В первом случае электродвигатель отдает крутящий момент на рейку через ременную или винтовую передачу. Во втором момент поступает через шестерню.

Система управления

Работа электроусилителя рулевого управления невозможна без датчиков и блоков управления. Вне зависимости от конструкции, в ЭУР задействуется датчик угла поворота руля и датчик крутящего момента на руле.

Также в работе учувствует блок АБС, который дает информацию от датчиков скорости колес и ЭБУ ДВС, предоставляющий данные о частоте вращения коленвала.

Как работает электроусилитель рулевого управления?

Когда мы вращаем руль, одновременно двигается его вал. Это замечает датчик, который посылает соответствующий сигнал на блок управления ЭУР. Последний, обработав также информацию от других датчиков (АБС и ДПКВ), определяет нужное усилие для поворота колес, генерируемое электромотором. Каждый раз это усилие меняется, в зависимости от дорожных условий и скорости движения. Таким образом, принцип работы электроусилителя основан на считывании информации с разных датчиков и обработке их сигнала ЭБУ.

Есть несколько режимов работы электроусилителя рулевого управления:

поворот колес в обычном режиме;
управление на высокой или низкой скорости;
вращение руля на месте;
возврат колес в изначальное положение;
поддерживание руля в «нулевом» положении.

Поэтому мы замечаем большую разницу в поведении руля – при парковке он вращается одним пальцем, когда как на скорости для его вращения нужно приложить усилия. Так организован принцип работы каждого электроусилителя рулевого управления.

Электрогидравлический усилитель

Пару слов про ЭГУР. Такой тип усилителей не менее распространен на авто. Это гибридная система, состоящая из:

электронного блока;
электродвигателя;
шестеренчатого насоса.

Отличие ЭГУР от гидроусилителя заключается в электродвигателе. За счет него работает шестеренчатый насос, создавая давление жидкости. В этой системе также нет приводного ремня – все контролируется электроникой. Те же датчики, тот же блок управления. Принцип работы ЭГУР идентичен ЭУР – дополнительным звеном здесь выступает только насос и бачок. Ввиду большей стоимости, такая система применяется не на всех авто – больше это касается машин класса С и выше.

Достоинства и недостатки ЭУР

Среди преимуществ электроусилителя руля можно отметить следующее:

Машина с ЭУР расходует меньше топлива, чем аналогичная с ГУРом. Принцип работы электроусилителя руля организован так, что система выключается в «нулевом» положении. К тому же, электроусилитель не связан ремнем со шкивом коленвала. Разница в расходе примерно литр на 100 километров (в городской черте).
Возможность установки дополнительных функций (та же автоматическая парковка).
Простая конструкция и компактность. Здесь нет ремня, насоса, жидкости, которую нужно гонять по трубкам под давлением. Отсюда выходит второй плюс – электроусилитель рулевого управления не нуждается в обслуживании.

На этом все плюсы заканчиваются. Недостатков здесь, увы, больше:

Ограниченное применение. Электромотор не располагает большой мощностью, поэтому его можно встретить только на легковых автомобилях. Чтобы электроусилитель нормально работал на джипах и авто побольше, нужен очень большой, дорогой и мощный генератор.
Плохая обратная связь. Многие водители, пересаживаясь с гидроусилителя, замечают разницу в поведении авто. Часто теряется связь с колесами. Управлять таким автомобилем не так комфортно, как с гидроусилителем.
Риск перегрева. Это возможно при движении на грунтовой дороге или в колее, когда постоянно нужно подруливать. Благо, инженеры предусмотрели это, и в случае перегрева ЭУР просто отключится. Но если датчики сработали не вовремя, что часто бывает на старых автомобилях – электромотор на помойку.
Ненадежность и не ремонтопригодность. Казалось бы, система проста, как 5 копеек. Но слабым ее местом как раз является электромотор. Его легко убить, а ремонту он практически не подлежит. То же самое касается системы управления. Любой датчик или тот же блок управления в большинстве случаев не удается отремонтировать.
Сложная диагностика. Проверить работу ЭУР самому нельзя – нужна только профессиональная диагностика. К тому же, проблема может проявляться только периодически – например, на влажную погоду или на большой скорости. Понять суть такого поведения электроусилителя может только опытный мастер.

Частые неисправности электроусилителя

О неисправности можно узнать по поведению машины. Будет слышен стук при вращении руля, иногда руль может закусывать или периодически пропадать усиление. Бывают и коварные симптомы – внезапно машина просто уходит с дороги. Пропадает напряжение бортовой сети, увеличиваются обороты двигателя. И конечно же, при любой проблеме с ЭУР будет гореть желтая лампа (нет, не «Check Engine» – иконка руля, как на фото ниже).

Что может выходить из строя в ЭУР:

Электромотор. Ломается, даже если не было перегрева и больших нагрузок – просто от времени. С пробегом, изнашиваются опорные втулки, изнашиваются графитовые щетки. В худших случаях диагностируют межвитковое замыкание якоря.
Червячный привод. Слабое место – червячная шестерня, в которой стираются зубья.
Поворотные датчики и шлейфы. Если начались проблемы в электронике, это будет сразу заметно по поведению авто. Электронный блок получает не всю информацию от датчиков, либо вовсе ложные значения, из-за чего неправильно управляет моторчиком.
Внутренние втулки. Последние выходят из строя частично, отчего слышен гул при вращении руля (прям как у неисправного насоса гидроусилителя). Можно заметить вибрацию при повороте. Иногда руль закусывает, что очень опасно на дороге. Заметив такую неисправность, не нужно медлить с ремонтом.
Подшипники выходят из строя из-за попадания влаги внутрь. Руль тоже начинает подвывать и вибрировать.
Блок управления. Часто сгорает какая-либо дорожка на старых автомобилях. Нет связи с датчиком – нет нормальной работы. Бывает, что внутрь блока попадает вода по разным причинам и плата окисляется. Решить проблему можно – заменить блок или отремонтировать старый, смотря как сильно он поврежден.

Подводим итоги

ЭУР – высокотехнологичное устройство, призванное облегчить жизнь водителю. ЭУР не требует замены ремня, масел и других манипуляций. До определенного времени. Внезапно электроусилитель дает о себе знать. Хорошо, если просто пропало усиление, а не закусил руль или машина сама ушла в сторону. Неисправность имеет разный характер, и чтобы разобраться, нужна тщательная диагностика.

Но как мы отметили ранее, производить манипуляции с оживлением ЭУР самому крайне сложно. Недостаточно иметь дорогое оборудование – чтобы грамотно отремонтировать электроусилитель, нужно иметь и инструменты, и знания, и опыт. От нас, водителей, требуется лишь одно – вовремя заметить неисправность. Часто бывает, что при своевременном обращении в сервис удается дешево устранить поломку, на раннем этапе. Прислушивайтесь к своему автомобилю и выбирайте проверенных мастеров!

Электроусилитель руля: за и против

01.02.2018 Автор: Мастер Сервис 8566

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.

Читайте также Кальций

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. 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.

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.

Что такое ЭУР и для чего он нужен?
Устройство электроусилителя руля
Виды ЭУР
Электроусилитель, встроенный в рулевую колонку с червячной передачей
Электроусилитель, встроенный в рулевую рейку
ЭУР с винт-шариковой гайкой
Принцип работы ЭУР
Преимущества и недостатки ЭУР
Заключение

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.

Основная часть – асинхронный электродвигатель.
Блок управления (связан с ЭБУ автомобиля).
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.
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.

Электроусилитель руля, встроенный в рулевую колонку.
Двухвальный ЭУР, встроенный в рулевую рейку.
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?

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.
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).
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

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.
Меньше поломок, ведь чем проще система, тем меньше в ней отказов. Особенно хорошо это видно на тех ЭУР, которые размещены на рулевой колонке.
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.
Возможность настройки, программирования или отключения усилителя. Это позволяет лучше контролировать автомобиль и настроить обратную связь «под себя».
Приятный бонус – бесшумная работа. Если узел исправен, он вообще никак не звучит.
И, как ни странно, цена ЭУР ниже, чем цена ГУР.

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.
Высокая информативность доступна только в дорогих современных моделях усилителя.
Могут выйти из строя или засбоить датчики, после чего электроусилитель перестает адекватно работать.
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.

Принцип работы электроусилителя руля – самое простое объяснение

Продолжаем знакомиться с помощниками водителя. Логическим продолжением гидравлического усилителя руля является его электрический собрат. Это очередной усилитель рулевого управления в автомобиле, более совершенный, по мнению многих автовладельцев, и надежный, как считают автомеханики. Давайте разбираться, почему так.

Сегодня поговорим о конструкции и принципе работы электроусилителя. О его и преимуществах перед гидравлическим усилителем руля, подробно обговорим в следующей статье.

Где находиться

Местонахождение электроусилителя руля зависит от типа его подключения к рулевому управлению. Существует несколько способов:

На рулевом валу при помощи червячной передачи;
На рейке. Передача осуществляется через шестерню;
Параллельно рейке. Через ременную передачу усилие от электрического двигателя передается на винт-шариковую гайку, которая вращает винт рейки в нужном направлении.

В первом случае, в зависимости от компоновки узлов автомобиля, электроусилитель руля может находиться непосредственно на рулевой колонке или в моторном отсеке, ближе к рулевой рейке. Рассмотрим подробно все способы подключения электрического усилителя.

Как работает и способы его подключения к рулевому управлению

В момент поворота руля водителем, включается электродвигатель усилителя. Он помогает докручивать колеса в необходимую сторону, снимая реактивное действие с рулевого колеса. За счет этого проще вращать колеса автомобиля, человеку не нужно прилагать большого усилия, чтобы маневрировать на малых скоростях машины, например на парковке.

Чтобы дать сигнал на включение двигателя электроусилителя, в рулевом управлении используется торсионный вал. Как в случае с гидроусилителем, он используется для того, чтобы исполнительный механизм усилителя понимал, в какую сторону повернут руль, вращается он или стоит на месте. Только в случае с гидравлическим «помощником», на торсионе установлены датчики, которые считывают угол поворота рулевого колеса, формируя импульсы для электродвигателя.

Червяк-шестерня

Если усилитель установлен на валу, то передача момента электроусилителя передается через червячную передачу. Электрический двигатель вращает червяк, он вращает шестерню на валу, момент передается на рулевую рейку.

В таком типе подключения есть большой минус. В случае выхода из строя электродвигателя, водитель не сможет вращать руль и поворачивать колеса. Потому что, червячная передача работает только в одну сторону, червяк может крутить шестерню, а не на оборот. Для это используется редуктор с планетарной передачей. Он позволяет суммировать крутящий момент от двух источников. Первый источник – водитель, второй – электродвигатель. Если один из источников вышел из строя, то механизм будет вращаться. Момент будет в два раза меньше, число оборотов в два раза больше. То есть, больше нужно крутить руль для поворота колес на определенный угол.

Шестерня-рейка

В этом случае электроусилитель находится на рулевой рейке, перпендикулярно ей. Это частный случай такого расположения. В большинстве автомобилях ЭУР устанавливается параллельно – это экономит место под капотом.

Передача крутящего момента передается через шестерню на зубья рейки. В данной конструкции используется две шестеренки – одна передает усилие от рулевого вала на рейку, вторая от электродвигателя. Когда электроусилитель устанавливается параллельно, в конструкцию добавляется червяк и редуктор. Вращение от электрического двигателя через них передается на шестерню и рейку.

Здесь так же используется торсионный вал, способный скручиваться. На нем размещены датчики угла поворота. Они формируют команды для электрического двигателя усилителя на включение, отключение и вращения в определенную сторону.

В случае поломки, водитель сможет без проблем поворачивать руль. Шестерня электродвигателя никак не помешает ему это сделать. Помощи от электромотора не будет, ему придется вспомнить Жигули и с какой силой нужно потратить для поворота колес.

С точки зрения безопасности и простоты, данная конструкция выигрывает червячную передачу. В ней нет дополнительного редуктора. Это удешевляет ремонт и эксплуатацию электроусилителя.

Винт-шариковая гайка

В этом случае электромотор усилителя установлен параллельно рулевой рейке. Она имеет форму не доски с зубьями, а трубы с резьбой. На ней накручена гайка, соединенная ремнем со шкивом электрического двигателя. Электродвигатель вращает гайку, которая закручивает или выкручивает рейку, поворачивая колеса в нужную сторону.

Между резьбой гайки и винта, в нашем случае рейки, находятся шарики. При вращении они перемещаются по спиралевидной траектории, по резьбе. Попадая в возвратные каналы, они двигаются по кругу. Происходит круговое движение шариковых элементов по резьбе гайка-винт.

Эта конструкция имеет ряд преимуществ перед винтовой парой гайка-винт:

Увеличивается КПД механизма до 80%;
Электродвигатель затрачивает меньше энергии;
Уменьшается износ трущихся деталей;
Увеличивается срок эксплуатации;
Меньший нагрев пар трения способствует непрерывной работе.

Преимущества

Компактный. Нет дополнительных агрегатов и механизмов;
Экономичный. Электродвигатель включается только при вращении руля, он постоянно не работает;
Он дешевле в производстве;
Больше функциональных возможностей;
Проще обслуживать.

Электроусилитель – это новый этап развития в автомобилестроении. Он не только помогает водителю вращать колеса, но участвует в обеспечении безопасного управления автомобилем. На нем «завязаны» многие современные системы безопасности – ESP, удержание в полосе. Помогает парковаться – ассистент автоматической парковки. В следующей статье я сравню гидроусилитель и электрический усилитель руля. Разберемся в их преимуществах и недостатках, какой из них лучший.