Что лучше, электроусилитель или гидроусилитель руля

Что лучше, электроусилитель или гидроусилитель руля?

Без усилителя руля уже невозможно представить себе современный автомобиль. Ими комплектуются практически все авто, сходящие с конвейера. Существует два типа усилителей руля – электрический (ЭУР), который появился относительно недавно и гидравлический (ГУР), который начали использовать с середины ХХ века.

Отличаются они не только принципом работы, но и своими характеристиками. Рассмотрим подробнее преимущества гидроусилителя и электроусилителя руля, также сравним, какой из них лучше.

Гидроусилитель руля

Усиление приложенной водителем к рулю силы происходит за счет давления гидравлической жидкости в одной из частей рейки. При повороте руля перемещается распределитель, разграничивающий две части рейки (левую и правую), давление жидкости в полости повышается, тем самым увеличивая усилие водителя, приложенное к рулевому колесу.

Насос, подающий гидравлическую жидкость, получает вращательный момент от коленвала с помощью ременной передачи. Когда автомобиль наезжает на препятствие, гидравлическая жидкость не дает колесу провернуться, так как всегда находится под давлением, создаваемым насосом.

Электроусилитель руля

Когда водитель проворачивает рулевое колесо, срабатывает специальный датчик. В зависимости от того, в какую сторону был повернут руль, датчик подает ток определенной полярности на электродвигатель, который в зависимости от полярности помогает вращать руль в том или ином направлении.

Также датчик учитывает усилие, приложенное водителем к рулевому колесу и регулирует мощность тока, подаваемого на электродвигатель. Таким образом, если водитель медленно поворачивает руль, например, входя в затяжной поворот, помощь электромотора невелика.

Когда же руль поворачивается быстро, то электродвигатель помогает более эффективно. Также в системе электроусилителя есть датчик скорости, который также регулирует мощность подаваемого тока, чтобы избежать аварийных ситуаций.

В чем же разница?

Гидроусилитель руля обеспечивает надежную обратную связь с дорогой, но в то же время он не предохраняет от случайного или чересчур сильного выворота руля на большой скорости, как это делает электроусилитель.

Что касается эксплуатационных характеристик, то ЭУР явно выигрывает. Гидравлическая жидкость, используемая в ГУР, при низких температурах становится вязко и эффективность усилителя уменьшается. Масло в ГУР нужно периодические менять, как и ремень привода насоса, а из-за того, что насос приводится в действие коленвалом, несколько увеличивается расход топлива.

Гидроусилитель чаще ломается, чем электроусилитель, так как в нем много движущихся частей и механизмов.

Как мы видим, электроусилитель существенно выигрывает у гидроусилителя по своим характеристикам. И это естественно – прогресс не стоит на месте, и все новые разработки превосходят традиционные решения.

Проще, но еще дороже: что ломается в рулевых рейках с ЭУР, и как их ремонтируют

Изучив самым доскональным образом все недостатки гидравлических усилителей рулевого управления, конструкторы со временем пришли к выводу, что дешевле и надежнее будет отдать «бразды правления» электрическим системам. Достоинств немало: это и отсутствие рабочей жидкости и трубок со шлангами, и меньшая масса всей системы… К тому же благодаря электронному управлению можно заставить руль вращаться самостоятельно, как, например, в системе с автоматической парковкой. Но у любой медали есть оборотная сторона: со временем выявился не меньший, а то и больший объем проблем, нежели в гидравлических системах. Об этих проблемах, а также о способах их устранения мы сегодня и поговорим.

Особенности работы

П еред тем, как начать разговор о типах электроусилителей и их характерных проблемах, скажем пару слов об алгоритме их работы. Сразу после пуска двигателя выполняется самодиагностика системы – подтверждается ее работоспособность. В нейтральном положении электромотор не работает: вся система находится в ожидании активных действий.

Как только вы начали вращать руль, сигнал от датчика угла поворота и крутящего момента поступает в ЭБУ, а тот в свою очередь дает команду электромотору, который облегчает вам жизнь. Причем характер работы электроусилителя будет разным в зависимости от скорости автомобиля: таким образом достигается прогрессивность работы ЭУР. Пройдя поворот и понемногу снимая усилие с руля, система вернет колеса в нейтральное положение.

Наверняка владельцы переднеприводных автомобилей с поперечным расположением двигателя замечали, как автомобиль при активном старте немного уводит в сторону. Обусловлено это разной длиной приводных валов с правой и левой сторон. Так вот, модели с электроусилителем могут еще и немного подруливать колеса, компенсируя тем самым увод. В целом усилие на рулевом колесе полностью под контролем ЭУРа – а потому именно на его совести та «пустота руля» и «искусственность усилия», о которой так часто говорят и на которую сетуют многочисленные журналисты.

Какими бывают электроусилители

Эти системы разделяют прежде всего по месту установки силового блока (электромотора): на рулевой колонке (почти под рулем) или на рулевой рейке. В первом случае рулевой механизм будет самым обычным, например, как в «восьмерке» или Nissan Micra, а во втором в конструкцию интегрирован электромотор или привод. Сегодня на практике мы рассмотрим более интересный вариант с усилителем на рейке.

На самом рулевом механизме электромотор может быть установлен по-разному – либо отдельно, либо являясь частью корпуса этого рулевого механизма. Различают также и тип привода штока рейки: дополнительной шестерней или подвижным соединением винт-гайка.

В последнем случае электромотор может передавать вращение через ременную передачу, либо привод может быть прямым (как в рейках Lexus GS).

Для понимания, когда же и на сколько нужно «помогать» водителю вращать руль, система использует данные с нескольких датчиков – это датчик крутящего момента на валу шестерни рулевого механизма, датчик положения рулевого колеса, датчик частоты вращения коленчатого вала и датчики скорости вращения колес. Единственным датчиком, который относится непосредственно к системе ЭУР, является датчик крутящего момента.

Подробнее об устройстве

Теперь рассмотрим три различных варианта конструкции: рулевые рейки с дополнительной шестерней, рейки с параллельным приводом и рейки с прямым приводом. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы – сейчас мы обозначим, какие.

Рейки с дополнительной шестерней имеют в своем составе электромотор, который через червячную передачу вращает шестерню, очень похожую на ту, что мы вращаем через рулевой вал. На самой рейке же в этом случае имеются две насечки зубьев. В этой конструкции все неплохо – вот только потери на трение высоки: все-таки это червячная передача. При этой конструкции электромотор зачастую имеет свой собственный корпус.

Рейки с параллельным приводом – так называют механизм, в котором вращение от электромотора через ремень передается на гайку, или, если сказать точнее, на пару «винт-гайка».

Винтом здесь выступает шток с нарезанной резьбой с одной стороны и насечкой зубьев с другой.

Между гайкой и винтом заложены шарики, через которые передается вращение – они же выступают в роли подшипника. Работает это так: когда вы начинаете вращение рулевого колеса, приходит в действие электромотор, вращающий гайку в ту или иную сторону, помогая вам поворачивать руль.

Рейки с прямым приводом – третий вариант, в котором корпус рулевой рейки частично является корпусом электромотора, а шток рейки проходит внутри него. Вращение от электромотора передается через уже известную нам пару «винт-гайка».

Итак, это основные типы конструкций. Общение с мастером сервиса позволило нам выяснить еще одну немаловажную особенность: есть принципиальная разница между японскими и европейскими рейками. Японцы блок управления электроусилителем «прячут» подальше от самого рулевого механизма – в результате к электромотору тянется длинный шлейф проводов для управления, связи и диагностики. Европейцы же блок управления монтируют рядом с электромотором или прямо на нем.

Какой из подходов верный, сказать тяжело. В случае с «японцами», чтобы снять всю систему, необходимо вытянуть несколько метров проводки и найти сам блок управления – но блок в таком случае находится в безопасности. С европейской же рейкой не будет проблем в плане демонтажа: отсоединил два-три разъема, выкрутил пару болтов крепления – и все. Однако блок управления в такой схеме подвержен различным воздействиям извне.

Первичная диагностика

Первичная диагностика поступившего в сервисную зону автомобиля строится на данных, полученных от хозяина автомобиля: например, стук постоянный или только при вращении, закусывание руля, неравномерное усилие на рулевом колесе или его отсутствие. Основываясь на этом, рейку демонтируют и подключают к специальному стенду (у нас это MSG MS561) и считывают ошибки. С помощью стенда имитируют работу двигателя на различных режимах и более детально изучают работу рулевого механизма. Делается это, чтобы локализовать неисправность и понять, кроется ли проблема в «железе» или в электрике.

По порядку о проблемах

Сначала поговорим о механической части системы. Здесь все так же, как и с другими рейками: практически любая проблема связана с разрывом пыльников рейки и попаданием внутрь нее воды и грязи. Вода – это неизбежная коррозия, а грязь – чрезмерный износ трущихся поверхностей.

Износ боковой втулки – пожалуй, самое безобидное, что может случиться со штоком рейки. Вымывание смазочного материала из пары винт-гайка может привести к закусыванию в паре или даже заклиниванию рулевого механизма в одном положении.

В механизмах с параллельным приводом попадание влаги на ремень приводит к резкому возрастанию его износа и, в конечном итоге, разрыву. Резко возросшее усилие на руле – вот что ощущает водитель в таком случае.

Редко, но бывает так, что из-за влаги подшипник электромотора подвергается коррозии – тогда вы услышите неистовое завывание последнего при работе.

Износ в зубчатом зацеплении вала-шестерни и штока рейки – тоже потенциальная причина разрыва пыльника. Но здесь болезнь можно попытаться вылечить, поджав упор штока.

Справляясь у мастера о влиянии воды на электромотор, если привод прямой, мы узнали, что особых проблем с самим мотором быть не может – добротная изоляция проводов делает свое дело.

Разобравшись с механикой, переходим к «источнику силы» – электрической части. Потенциальных проблем здесь не так много, но почти все они связаны с солидными затратами.

Например, если электронный блок управления системой установлен на рейке, то он зачастую никак не защищен, потому прилетевший откуда-то камешек может разбить крышку блока. И даже если вы заметите это сразу же (что маловероятно), блок все равно придется отправить под замену. При этом, говоря «блок», мы имеем в виду всю рейку, потому как блоки отдельно не поставляют, и на данный момент осуществляются только скромные попытки ремонта этого элемента. Но все попытки разбиваются о неприступную стену отсутствия софта для программирования процессоров ЭБУ.

Выход из строя датчика крутящего момента – еще одна малоприятная ситуация на дороге. В этом случае ЭУР «не понимает», с какой частотой и усилием помогать вам вращать руль и в какую сторону.

Полностью усилитель не отключится, так как он «возьмет» данные датчика скорости и угла поворота рулевого колеса, но на щитке начнет светиться индикатор неисправности ЭУР. Более того, может случиться так, что вращать руль вам будет необходимо вправо, а электромотор будет «крутить» его влево.

Сами датчики могут быть аналоговыми или цифровыми, потому и проблемы у них соответствующие. Аналоговые «страдают» износом: проявляется это в различном усилии на руле или уводе механизма от центрального положения.

Цифровые, впрочем, также страдают от износа, но только не самого датчика, а шлейфа, который может банально перетереться.

Лечим рейку

Механические проблемы со штоком рейки не лечатся никак. Коррозия, чрезмерный износ резьбы или зубьев отправят вас за покупкой нового штока – ни шлифовка, ни какая-либо иная обработка здесь не предусмотрены. Если же со штоком все в порядке, а причиной стука стал износ боковой втулки или увеличенный зазор в зубчатом зацеплении, то втулку можно без проблем заменить, а зазор отрегулировать, подтянув упор штока (так же, как и в случае с гидравлическими усилителями). Собственно, каких-то других решений проблем по «железу» просто нет.

А вот с электрикой, как уже говорилось выше, куда ни глянь – всюду одни расстройства. Если считываемые ошибки связаны с неправильной эксплуатацией, то их можно попытаться удалить – но если это поломки… Тогда решения нехитры, но дороги. Судите сами: малейшая трещина в крышке блока – это в большинстве случаев замена всей рулевой рейки. Коррозия подшипника электромотора означает два пути решения проблемы: замена электромотора с блоком управления или опять-таки замена всей рейки в сборе. Кстати, замена в сборе – это вердикт любого официального дилера: завод-изготовитель обычно попросту не закладывает возможности ремонта и восстановления рулевого механизма с ЭУР.

А если привод прямой, и внутрь попала вода, то что тогда будет с электродвигателем? К счастью, ничего: его промоют бензином, высушат и снова отправят на службу. Касательно этого элемента ЭУР мастер вообще заметил, что еще ни разу не встречал проблем, связанных с выходом из строя мотора системы.

Поломка датчика крутящего момента лечится заменой датчика. Единственным утешением для конструкции с аналоговым датчиком может быть возможность небольшой корректировки (±1°) ЭУРа. Но если гнездо датчика разбито значительно, то корректировка уже не поможет.

Одной из самых распространенных причин выхода из строя датчика является повреждение пыльника, который установлен над ним. Он от постоянной влаги начинает гнить и в конце концов разрушается, отправляя датчик под замену – если такая возможность есть. Если ее нет, то… Вы, наверное, уже догадались: замена рейки в сборе. Но самое обидное, что может случиться, так это банальная поломка разъема на рейке, ведь в этом случае тоже ничего, кроме замены рейки в сборе, уже не поможет.

Если вам повезло, и рейку отремонтировали

По завершении работ рейку собирают и устанавливают на автомобиль.

После установки необходимо произвести инициализацию или адаптацию ЭУР. Действие это крайне важное, поскольку позволяет «научить» рейку видеть все датчики и крайние положения. Если этого не сделать, то электромотор будет крутить «до победного», в результате чего в конце хода шток с немалой силой ударится в упор. После же выполнения адаптации система за 5 градусов до крайнего положения резко снизит усилие, предохранив шток от удара.

Кстати, есть еще один небольшой плюс, связанный с адаптацией и самим принципом работы электрического усилителя. Если помните, в системах с гидроусилителем нельзя длительное время удерживать руль в крайнем положении – это чревато перегрузкой и поломкой насоса. А вот с правильно адаптированным ЭУР в любом положении все будет хорошо.

В завершение

Несмотря на кажущуюся простоту системы электроусилителя рулевого управления и фактическое отсутствие необходимости его обслуживать, стоит помнить, что это по-прежнему одна из самых важных систем автомобиля. Ведь ЭУР помогает контролировать направление движения – иначе говоря, делает передвижение подвластным вашей воле. Используя показания датчиков колес, двигателя, рулевого колеса, ЭУР требует к себе удвоенного внимания – поэтому при появлении малейших странностей в его работе не ждите «восстания машин», а отправляйтесь на диагностику.

Особая благодарность в подготовке материала и консультациях компании Мастер Сервис (MSG), контактные данные +7 (800) 350-99-23 (Москва), +380 (57) 738-33-08 (Харьков).

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.

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.

ЭГУР: особенности диагностики

Усилители руля делятся на гидроусилители и электроусилители. Но встречается и их гибрид — электрогидроусилитель. Можно сказать, огонь и пламя в одном устройстве. В чем особенность именно этого типа усилителя и как правильно проводить его диагностику — читайте в нашей статье.

Как устроен электрогидроусилитель

Что такое ЭГУР

Если принцип работы гидро- и электроусилителя более менее понятен, то как работает и из чего состоит ЭГУР?

ЭГУР состоит из:

• электронной части (плата);
• силовая часть (электромотор);
• гидравлическая часть (шестеренчатый насос).

Принцип работы ЭГУР похож на ГУР, но приводное усилие подается не от ДВС, а от своего электродвигателя.

Поскольку ЭГУР — это и электро-, и гидро- усилитель, то появляется двойной риск поломки: сломаться может как электрика (электродвигатель, управляющие платы), так и гидравлика (насос).

Как проходит диагностика ЭГУР

Если водитель приехал, жалуется на тугой руль, но при этом не знает точно, какой вид усилителя руля в его автомобиле — автомеханику нужно понять это самому. Он чисто визуально осматривает машину (на подъемнике), определяет, какой усилитель в конкретном автомобиле.

Вот автомеханик определил, что перед ним ЭГУР. Дальше мастер проверяет, есть ли в системе рабочая жидкость, то есть, масло. Да, случается, что усилитель выключается попросту от того, что масла нет. Мастер проверяет расширительный бачок.

Если уровень масла в норме, то дальше автомеханик проверяет, приходит ли электропитание в усилитель, пока еще на автомобиле, без демонтажа. Можно визуально проверить, все ли разъемы соединены, все ли провода подключены к насосу, целы ли они. Если в автомобиле установлен датчик крутящего момента, то механик проверяет, подключен ли он. Если все в порядке, мастер переходит на следующий этап.

Проверяет, не перегорел ли предохранитель на электронасосе усилителя руля. Существует предохранительный блок, который тоже вынесен отдельно от насоса и относится только к насосу гидроусилителя, такой предохранитель может стоять в общем блоке. Если что-то не так с этим предохранителем, то его диагностикой и ремонтом занимается автомеханик-электрик.

А если автомеханик видит, что по электрике все в порядке, он снимает насос с автомобиля. После демонтажа насос моют-чистят. После наведения лоска насос переходит в ремцех.

В ремцехе перед дефектовкой насос прогоняют на диагностическом стенде. Автомеханик-электрик подключает насос, подает электропитание (чтобы проверить целы ли провода). Если насос по-прежнему мертв — автомеханик переходит к дефектовке.

В процессе дефектовки мастеру становится понятно, что конкретно в насосе не работает. Он составляет смету по ремонту и оглашает диагноз, цену и сроки выполнения ремонта владельцу автомобиля.

А дальше? Дальше дело техники: если водителю подходят цена и сроки — автомеханики проводят ремонт.