Гидроусилитель или электроусилитель руля: что лучше
Содержание:
Как устроен ЭУР
Всё устройство подразделяется на электрическую и механическую части, связь между которыми производится через датчики и электромотор с редуктором.
В состав входят такие элементы:
- исполнительный сервопривод, состоящий из электродвигателя и редуктора, который нужен из-за достаточно высоких оборотов вала электрического мотора;
- блока управления, имеющего входы от датчиков, внешних устройств и выходы на силовой двигатель;
- датчиков, вырабатывающих сигналы направления поворота руля, усилия на рулевом валу и скорости его вращения.
Питание ЭУР получает от бортовой сети автомобиля, при отключении электроники из-за неисправности рулевой механизм продолжает работать, но уже без усиления.
Принцип работы
В исходном состоянии электродвигатель не работает, энергия не потребляется. Блок управления следит за сигналами датчиков и в случае обнаружения действий со стороны водителя начинает управлять электродвигателем.
Чем сильнее закручен торсионный датчик момента на рулевой колонке, тем большее усилие создаётся со стороны сервопривода, что компенсирует отдачу от рулевой трапеции на руки водителя. Отслеживается направление поворота, скорость действий водителя и угол отклонения управляемых колёс.
В режиме парковки, когда скорость мала, усиление должно быть максимальным, руль можно вращать с большой скоростью на значительные углы, не встречая сопротивления.
Однако с ростом скорости руль должен тяжелеть, с одной стороны предупреждая водителя о недопустимости резких движений, а с другой – обеспечивая важную обратную связь по усилию, позволяющую контролировать сцепление колёс с дорогой.
ЭУР должен отслеживать возврат колёс в нейтральное положение, не всегда возможный при большом трении в механизмах. Причём эта функция работает не постоянно, в парковочных режимах возврат и переменное усиление не требуются.
Наоборот, при взаимодействии с системой стабилизации энергичный самовозврат необходим для курсовой стабилизации автомобиля, даже если водитель потерял управление. Выполняются и упреждающие действия, подобные тому, как опытный водитель выводит машину из заносов и сносов.
При автономном управлении ЭУР становится исполнительным механизмом для функции отслеживания разметки, автоматического объезда препятствий и адаптивного круиз-контроля в поворотах. Через него могут передаваться предупреждающие сигналы в виде толчков и вибраций.
Типы конструкции
Сервопривод ЭУР может встраиваться в рулевую колонку или непосредственно в рулевой механизм. Первое решение используется на лёгких бюджетных автомобилях, а второе на более массивных или спортивных.
Непосредственная связь с рулевой рейкой обеспечивается отдельной винтовой, червячной или шестерёнчатой передачей, отдельно от пары шестерня-рейка рулевого вала.
Таким образом можно передавать значительное усилие и делать это максимально точно. Но и цена устройства возрастает.
Схема
Электросхема ЭУР включает в себя блок управления, разъём с фазовыми контактами электродвигателя, два разъёма датчиков момента и положения, кабель питания, соединённый с основным монтажным блоком автомобиля, интерфейсный разъём для связи с контроллерами прочих систем и приборной панели.
Входными сигналами выступают:
- датчик скорости автомобиля;
- датчик направления поворота руля;
- тензометрический датчик момента на рулевой колонке;
- датчик скорости вращения рулевого вала там, где эта информация используется;
- двунаправленный сигнал диагностики;
- сигнал тахометра;
Выход блока работает непосредственно на фазовые обмотки двигателя, обычно асинхронного. Питание поступает по двум контактам, от замка зажигания и от клеммы аккумулятора, через установленный в монтажном блоке мощный предохранитель.
Отдельная стабилизированная цепь питания датчиков формируется в блоке управления.
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
Устройство ЭУР встроенного 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
ЭУР встроенный в рулевую рейку: 1 – датчик момента на рулевом колесе; 2 – ведущая шестерня 1; 3 – ведущая шестерня 2; 4 – электродвигатель усилителя; 5 – электронный блок усилителя; 6 – датчик угла поворота рулевого колеса; 7 – торсион вала рулевого управления
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
Устройство 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.
Установка ЭУР на ВАЗ 2107
Перед началом работ необходимо снять клеммы с АКБ, чтобы избежать возможного замыкания.
Порядок установки ЭУР следующий:
- снять чехол с руля;
- демонтировать старый кардан руля и установить новый, идущий в комплекте с ЭУР;
- просверлить отверстия для крепления ЭУР согласно схеме, приведенной в инструкции;
- закрепить механизм ЭУР;
- подключить провода от датчиков оборотов и скорости;
- подсоединить провода питания ЭУР через предохранитель;
- установить защитный кожух
- подключить клеммы к АКБ.
Практически все операции по монтажу и подключению ЭУР проводятся и салона машины. Работа занимает 2-3 часа. Гарантия на ЭУР махачкалинского завода составляет 1 год. Этот оптимальный вариант усилителя по соотношению цена-качество.
Примечание: на ВАЗ 2107 можно установить ЭУР от “Приоры”. Для этого необходимо изготовить или купить специальную переходную пластинку и кардан.
Установка
Никаких масел или других веществ не потребуется, так как идет работа с электричеством, а не с механическими узлами. После того, как все компоненты подготовлены, следует переходить к непосредственному монтажу, который будет проходить в следующей последовательности:
Необходимо вытащить из колодки штатную клемму и переместить ее на колодку, размещенную на жгуте;
После этого, свободная клемма, отходящая от жгута, перемещается на то место, где находился штатный провод, примыкающий к колодке. Это даст возможность пропустить провод штатного типа между жгутами. Провод, идущий от колодок, обладает номиналом в 50 А;
Теперь надо потихоньку отделить кожух вала рулевого типа, после чего снять замок зажигания и отделить переключатели. Делать это надо медленно, чтобы не допустить растрескивания кожуха;
Откручиваем аккуратно болт, который удерживает рулевую рейку и затем снимается непосредственно рейка;
Откручиваем болт на рейке
Надо измерить длину промвалов и если нужно подогнать пластину, для этого надо использовать линейку и возможно даже записать показатели;
Производится монтаж электроусилителя на освобожденное место, для этого надо подобрать нужный размер вала, так как он не налезает на рейку. Чтобы подогнать вал под нужный размер, пластину и вал перетачивают под валы «Приоры». Именно детали от ВАЗовской «Приоры» как нельзя лучше подходят для этого;
После того как вал будет подогнан необходимо просверлить пластину более глубоко чем это уже есть. Сделать это не трудно, так как вал представляет собой полую конструкцию;
Пересверленная самодельная пластина
Пластина устанавливается на усилитель и тем самым проверяется полученная глубина. Если все нормально, то нужно крепко зажать всю конструкцию при помощи, более малого болта;
Подгоняем пластину
Теперь следует установить переключатели на их места и переходить к проводке. Для этого нужно из салона, через левое крыло, вывести два провода напрямую к АКБ;
Далее надо снять бачок омывателя и взять проволоку. С ее помощью надо прикрепить выведенные два провода. Их нужно прицепить к концу противоположного провода и протянуть оба;
Необходимо снять приборную панель и достать оттуда колодку красного цвета, потихоньку затянуть проводку в пространство под панелью. После чего достать провод оранжевого цвета из красной коробки;
К этому проводу надо закрепить коробку красного цвета и объединить ее с проводкой электроусилителя. При этом конец с оголенной клеммой проводки усилителя укладывается на освободившегося штатного провода в красной колодке;
- Также надо поступить с серым проводом, который тоже выходит из колодки красного цвета. Его необходимо тоже протянуть на место его штатного собрата и закрепить с помощью клеммы;
- После чего надо переместиться к АКБ и закрепить надежно провод черного цвета, то есть МИНУС, на провод розового цвета, то есть на ПЛЮС;
- После этого необходимо соединить всю проводку электроусилителя руля и запустить ее или просто покрутить рукой.
Для этого надо установить обратно все переключатели и приладить на место кожух и руль, который покроет собой вал рулевого типа.
Надежность
Слабое место в
гидроусилителе – это насос. С ним может произойти все, что угодно –
изнашивается редукционный клапан, подшипник, лопатки ротора, люфтит вал и даже
лопается корпус. Благо, случается это не сразу, и вовремя заметив гудящий
насос, можно обойтись мелким ремонтом. Что касается пробега, гидроусилитель
зачастую «делает мозги» после 200 тысяч километров. «Золотое правило» опытных
водителей – при неисправности проверять работу всех элементов и менять
подозрительные сразу. Тщательно перебрав насос один раз, больше не будет
проблем при его эксплуатации даже через 150 тысяч километров.
Насос ГУРа
Насос ГУРа в разобранном виде
Электроусилитель не
имеет сложной агрегатной части, но тоже порой дает сбои. В основном это
электроника. Вот лишь малая часть проблем, с которыми владельцы сталкиваются на
промежутке в 100-200 тысяч километров:
- неисправность
сигнальных датчиков; - ошибки в
программном обеспечении; - нарушение
калибровки датчика положения руля; - нарушение питания
электроусилителя; - износ и люфт
привода рейки, а также редуктора.
От электроусилителя
идет куча датчиков, проводов, из-за которых ЭУР глючит на ровном месте, даже от
влажной погоды. Кстати, не исключено, что проблема будет в окислившемся блоке
управления. Найти, какой контакт замкнул и где, может только специалист – иначе
придется буквально переезжать в гараж. Еще одна проблема – это электрический мотор,
который боится перегрева. Если выезжать на грунтовую дорогу, можно незаметно
перегреть мотор ЭУРа. Да, защита предусмотрена, но не всегда она срабатывает.
Механические поломки в ЭУР тоже случаются, но редко и на большом пробеге. Это
износ подшипников, втулок и червячной шестерни.
Средний ресурс ЭУР – 150 тысяч километров.
Дальше владельцу придется готовиться к непредвиденным поломкам.
15 критериев сравнения ЭУР с ГУР
Что-либо сравнивать лучше всего по определённым критериям. Чем таковых больше, тем объективнее могут считаться итоги. В случае с электроусилителем и гидроусилителем после недолгих размышлений критериев нашлось 15 штук:
- Субъективные ощущения.
- Конструктивные особенности.
- Сложность устройства.
- Цена машины.
- Надёжность.
- Сложность обслуживания.
- Стоимость ремонта.
- Отзывчивость рулевого управления.
- Обратная связь от колёс.
- Вид усилителя и расход топлива.
- Размеры и вес.
- Проблемы в зимнее время года.
- Коэффициент усиления.
- Совмещение с «умной» электроникой автомобиля.
- Безопасность.
По таким пунктам, например, как конструктивные особенности и совмещение с «умной» электроникой — между ГУР и ЭУР целая пропасть. Есть и такие, разница по которым весьма размыта и не всегда однозначна. Например, сложно с уверенностью заявлять, что машины с гидроусилителями более дорогие, чем с электроусилителями. Тем не менее, некая закономерность наблюдается по абсолютно каждому из представленных критериев. А это значит, что рассматривать их стоит все.
Стоимость ремонта
По этому критерию чаще нахваливают ЭУР, что несправедливо. Да. Конечно. Если за гидроусилителем руля не следить, долго заставлять его работать с недостаточным уровнем жидкости и порванными пыльниками — ремонт встанет в нехилую копеечку. Однако, если автовладелец своевременно обслуживает систему усиления руля, то служить без поломок она может практически вечно. Сюда стоит также добавить такой немаловажный фактор, как многокомпонентность узла. То есть благодаря тому, что ГУР состоит из многих отдельных деталей, их замена обычно не бывает дорогой.
Что же касается ЭУР, то в большинстве случаев система представляет собой блочный узел. Соответственно, если что-то и ломается, менять надо целый блок. А это уже совсем другие деньги. Дорогое в данном случае всё — и электродвигатель, и контроллер. Чинить эти детали можно, конечно, самостоятельно. Но это куда сложнее, чем поменять жидкость, растрескавшиеся пыльники или повреждённые патрубки. Опять же, из-за большей распространённости ГУР запчасти найти легче. В частности, на тех же разборках.
Итог — ремонт ЭУР обычно обходится дороже, поскольку система имеет блочную структуру. ГУР бьёт по карману лишь тем, кто долго за ним не следит, ездит без жидкости или с повреждёнными пыльниками. Но, опять же, раз на раз не приходится. Это тоже надо учитывать.
Как это работает?
Гидроусилитель руля (ГУР)
Что такое гидроусилитель руля? Это — система, состоящая из трубопроводов высокого и низкого давления, в которых благодаря насосу циркулирует специальная жидкость. Для жидкости ГУР предусмотрен бачок, соединенный с насосом. Когда вы поворачиваете руль в системе гидроусилителя происходит целый ряд реакций. Жидкость подается в рулевой механизм через распределитель под высоким давлением. Нагнетаясь в гидроцилиндр, она создает давление на поршень, под воздействием которого тот смещается, снижая степень усилия прилагаемого водителем при повороте рулевого колеса. Во время движения по прямой траектории жидкость ГУР стекает из рулевого механизма в бачок системы.
Электроусилитель — это набор механизмов, среди которых главная роль отведена электромотору, кроме того в состав ЭУР входит электронный блок управления (ЭБУ), а также два датчика (датчик угла поворота и датчик крутящего момента). По сравнению с гидроусилителем, ЭУР устанавливается непосредственно на саму рулевую рейку или колонку, при этом передача крутящего момента осуществляется посредством торсионного вала, встроенного в систему рулевого управления. В то время как ГУР меняет усилие прилагаемое к рулю при помощи давления и жидкости, которая циркулирует в системе, электроусилитель осуществляет все при помощи тока. При повороте руля крутящее усилие передается рулевому механизму по торсионному валу. Датчик крутящего момента ЭУР «понимает» это действие и сообщает о нем в ЭБУ. Электронный блок анализирует полученные данные и определяет, сколько именно тока необходимо «дать» электромотору, чтобы вращение руля было легким и приятным. Следует отметить, что расчет усилия происходит в зависимости от скорости, с которой движется автомобиль, а также угла поворота руля. Когда водитель крутит рулем на месте во время парковки или других маневрах, привод электроусилителя нагружен максимально, поскольку необходимо обеспечить легкое вращение рулевого колеса в сложных условиях. Когда авто движется на высоких скоростях управление рулем становится более острым, так как электроусилитель значительно уменьшает силу крутящего момента, то есть меньше помогает водителю.
Теперь когда мы разобрались в принципах работы предлагаю выяснить, что лучше: ГУР или ЭУР, учитывая плюсы и минусы каждой из систем.
Преимущества ГУР
- Гидроусилитель рулевого управления имеет более громоздкие габариты, однако плюс в его относительно невысокой стоимости и менее затратном производстве. Это в свою очередь так или иначе сказывается на стоимости транспортного средства.
- Потенциал мощности. ГУРы сегодня устанавливают преимущественно на автомобили бюджетного класса, а также грузовые микроавтобусы и большие внедорожники. В случае с внедорожниками и микроавтобусами применение гидроуслителя руля можно объяснить тем, что эта система более мощная и способна выдержать большие нагрузки. Это, по сути, главное преимущество ГУР.
- Вышеупомянутая невысокая стоимость.
Недостатки ГУР
Что до недостатков, то их у гидроусилителя намного больше по сравнению с ЭУР:
- В автомобиле с ГУР не рекомендуется держать руль в крайнем положении дольше пяти секунд, так как это может привести к перегреву масла в системе и выхода гидроусилителя руля из строя.
- ГУР требует регулярного обслуживания, не реже чем раз в два года. Владелец автомобиля с такой системой постоянно обязан производить замену жидкости в системе, контролировать ее уровень, проверять привод, шланги и насос на предмет подтеканий и трещин.
- Третий недостаток — прямая зависимость от работы двигателя. Когда насос включается в работу, он так или иначе отбирает часть мощности у двигателя, а во время движения на высокой скорости по трассе это можно считать пустой тратой мощности, так как в данном случае ГУР практически не нужен.
- В гидроусилителе нельзя настроить режимы работы в зависимости от скорости движения и условий.
- Гидроусилитель хорошо выполняет свою работу на малых и средних скоростях, однако на высоких скоростях управление теряет «остроту» и водителю сложно выполнить резкий короткий маневр. Проще говоря, ГУР дольше реагирует из-за применения в нем дополнительных узлов, увеличивающих время отклика.
Электроусилитель руля и его устройство
Электроусилители, как правило, имеют две классических компоновки:
1. Механическое усилие передается непосредственно на вал рулевого колеса. Такой вариант используется для легкового транспорта малого и среднего классов;
2. Механическое усилие передается на рулевую рейку автомобиля, то есть непосредственно рулевые тяги. Эта схема используется для более крупного транспорта.
Все электроусилители руля имеют одну универсальную схему. Основной набор элементов — следующий:
- входные датчики, фиксирующие информацию об угле поворота колес и их крутящем моменте;
- электронный блок управления, обеспечивающий обработку информации от имеющихся датчиков системы и формирование исходящих управляющих сигналов. Кроме этого, на данный блок может поступать информация от ABS и тахометра;
- исполнительный агрегат. Это мощный, асинхронный электродвигатель.
Как же работает электроусилитель руля?
Очень просто. Следящее устройство на торсионе посылает электрический сигнал на управляющий блок, который управляет электромотором. Блок анализирует всю совокупность сигналов (скорость движения, обороты двигателя, информацию с ABS и другие) и формирует электрический сигнал нужной полярности и силы.
Дозированный электрический сигнал подается на мощный электродвигатель, который выдает усилие на червячную передачу и помогает водителю в маневре. Таким образом, исключены излишние или, наоборот, недостаточные усилия, что присуще большинству ГУР.
Именно дифференцированность сигналов позволяет задавать режимы работы электроусилителя. При больших скоростях усилия ЭУР будут минимальными, при малых скоростях (например при парковке) — максимальные. В этом коренное отличие от гидроусилителей, большинство из которых работают одинаково на любой скорости движения.
Кроме этого электроусилитель руля имеет встроенную систему обеспечения курсовой устойчивости вне зависимости от профиля дороги, ее состояния, неровностей и т.д., практически, исключая элемент подруливания.
Электроусилитель руля его преимущества
В отличие от ГУР, «электроника» значительно практичнее и обладает целым рядом преимуществ:
- простота устройства, нетребовательность в обслуживании;
- независимость от оборотов двигателя;
- не «отбирает» мощность, не приводит к повышенному расходу топлива;
- не зависит от климатических условий;
- не требует расходных материалов (жидкостей);
- не потребляет энергию при простоях (в гидроусилителе жидкость «гоняется» постоянно работающим насосом), соответственно намного меньшая амортизация;
- КПД электродвигателя выше КПД насоса ГУР;
- более высокая надежность за счет меньшего количества деталей, отсутствия жидкостей, давления;
- отсутствие разницы в коэффициенте усиления вправо или влево (что часто наблюдается в гидроусилителях из-за особенностей конструкции);
- отсутствие ограничений в эксплуатации (в ГУР запрещено держать руль в крайних положениях свыше 4-5 секунд);
- возможность эксплуатации автомобиля если электроусилитель руля вышел из строя.
Основными неисправностями электроусилителя руля являются перегоревшие предохранители и обмотка электродвигателя. Случаи поломки механических частей и деталей ЭУР крайне редки. Да и ломаться, по большому счету, особо нечему.
Заранее Спасибо.
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 руля
Электроусилитель руля
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).
Ремонт
Заводом изготовителем АвтоВАЗ, не предусмотрен ремонт электроусилителя руля, только полная замена в сборе. Поэтому все ремонтные действия, производятся хозяином автомобиля на свой страх и риск.
Необходимо всегда помнить, что самостоятельный ремонт электроусилителя руля ВАЗ 2110 своими руками, может привести к ДТП!
Цена на электроусилитель руля ВАЗ 2110 и компоненты следующая:
Также отдельно могут продаваться компоненты для установки:
- рулевой вал для установки электро усилителя руля — цена около 1 000 рублей;
- кронштейн для установки электроусилителя руля — цена около 1 000 рублей;
- жгут проводов для подключения ЭУР — стоимость около 1 500 рублей;
- имитация электронного датчика скорости (для карбюраторных двигателей) — примерно 1 500 рублей.
