Что лучше гидроусилитель или электроусилитель руля?

Типы и варианты исполнения

Как уже было сказано ранее, ключевые элементы рулевой рейки не меняются на протяжении многих десятилетий. В устройство механизма вносятся лишь незначительные коррективы, но принцип остается одинаковым.

Единственное, что отличает все узлы подобного типа – привод усилителя. Всего различают три модификации. Рассмотрим особенности каждой из них.

Механическая рулевая рейка

Данная модификация является классической. Ею оснащались все автомобили до того момента, как были созданы гидравлические и электрические усилители. Механическая рулевая рейка – самый простой тип устройства. Благодаря маленьким зубцам и большим по сравнению с ними рулевому колесу водителю не приходится прилагать большие усилия для поворота автомобиля.

Существуют рулевые рейки с разным передаточным числом. По центру планки сделана зубчатая передача с меньшей амплитудой, а на концах этот показатель увеличивается. Благодаря этому водителю еще легче поворачивать руль во время начала движения или в поворотах на большой скорости. А на парковках, когда колеса нужно выворачивать до упора, водителю не нужно крутить руль по многу раз.

Режимы работы

ЭУР — устройство, работа которого различается с учетом текущего режима. В процессе парковки, когда машина обездвижена или скорость минимальна, сервомотор работает с наибольшей отдачей, активируя функцию «легкого руля». Принцип выглядит следующим образом:

Датчик, контролирующий момент кручения, передает данные о резких поворотах рулевого колеса;
В управленческий блок идет информация об угле поворота;
После анализа данных и скорости движения управляющий блок включает режим парковки и ускоряет работу двигателя.

Городской режим (скорость до 50 км/час). Особенность движения по городу — необходимость постоянно поворачивать рулевое колесо в одном и другом направлении. Алгоритм работы ЭУР здесь следующий:

В блок управления направляются данные об угле поворота руля и скорости движения;
«Мозги» устройства дают команду о необходимости достижения средней мощности вращения рулевого колеса;
На скорости от 100 километров в час, когда необходима лучшая управляемость, рулевое колесо становится «жестким» («тяжелым»). Получается, что при достижении большой скорости ЭУР почти не работает.

В автомобилях с ЭУР предусматриваются следующие функции:

Режим активного возврата колес в исходную позицию.

Когда в движении нагрузка на руль уменьшается, происходит раскручивание торсиона. Управляющий блок видит эту информацию и вычисляет скорость возвращения колес в исходную позицию. Полученное значение сравнивается с текущим параметром, после чего формируется нужное усилие для возврата колес.

Как правило, во время поворота в движении появляются дополнительные усилия, «выталкивающие» колесо в нейтральную позицию. Но наличие силы трения не позволяет это реализовать. Задача управляющего блока — произвести нужные расчеты и помощь колесам вернуться в исходную позицию.

Режим коррекцию средней позиции.

Такой режим активируется при прямолинейном движении. При неблагоприятных погодных условиях (сильном ветре сбоку) или при разном давлении в покрышках управляющий блок регулирует усилие и улучшает управляемость авто. Здесь возможно два варианта:

Долговременная коррекция актуальна, когда проблема имеет долгосрочный характер (пример — шины в колесах имеют разное давление);
Кратковременная коррекция — срабатывает при временных проблемах, к примеру, усилении бокового ветра.

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.

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.
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.
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.

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.

Принцип действия электро усилителя рулевого управления

Как уже было сказано, электрический усилитель работает не всегда, он вступает в работу только при повороте руля водителем. Двигатель усилителя руля выдает крутящий момент который зависит от крутящего момента на рулевом механизме. Этот момент измеряется датчиком крутящего момента, который передает данные в блок управления усилителем.

Так же блок управления рассчитывает необходимую мощность включения двигателя усилителя в зависимости от угла поворота рулевого колеса. Угол поворота измеряется датчиком, который встроен в подрулевой переключатель. На роторе самого двигателя тоже установлен датчик, измеряющий его частоту вращения для получения обратной связи в блок управления. То есть чтобы блок «видел» с нужной ли скоростью крутится мотор электроусилителя, нет ли ошибочно медленного или слишком быстрого вращения.

Усилие от двигателя усилителя передается на рейку через приводную шестерню и червячную передачу. Рейка перемещается при помощи двух усилий: непосредственно от руля, приводимого в движение водителем и от двигателя усилителя, управляемого блоком управления.

Проверка работоспособности насоса ГУР

Для произведения проверки работы насоса гидроусилителя руля требуется наличие специального манометра и переходных колодок. Последовательность проверки:

устанавливается переходная колодка с манометром в разрыв гидравлической системы выходного шланга насоса;
запускается двигатель, пару минут работает на холостых оборотах;
поворачивается рулевое колесо несколько раз вправо-влево для достижения рабочей температуры жидкости ГУР;
измеряется давление насоса при открытом запорном клапане, которое должно быть не менее 1500 кПа;
на непродолжительное время (не более пяти секунд!) закрывается запорный клапан;
при закрытом запорном клапане давление должно быть не менее 6500 кПа.

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.

Неисправности рулевой колонки

Автолюбителям стоит понимать, что рулевая колонка является функционально перегруженным узлом транспортного средства, которое эксплуатируется в условиях постоянных и очень сильных нагрузок. Выход колонки из строя не является редкостью. К счастью, появление многих неисправностей не будет означать, что колонка нуждается в дорогостоящей ремонте

Однако этому мы уделим внимание чуть позже. Пока что рассмотрим эти самые неисправности:

Появление шума и стуков при работе рулевого механизма и в районе педали;
Люфт рулевого колеса;
Руль начал проворачиваться с рывками;
Необходимость прилагать большие усилия для нормального управления автомобилем.

Запчасти на kia shuma

Дверь задняя (багажная 3/5-я (ляда) 1.5i 16V Рулевые колонки делят на механические и электромеханические. Для устройств обоих типов характерны свои неисправности. Практика успела показать, что обычные механические колонки особенно «богаты» различными неисправностями, так как они комплектуются большим количеством движущихся деталей. Вот чем может быть вызвана поломка механизма:

Износ резьбы верхнего вала;
Коррозия шлицевых соединений, подшипников, кронштейнов корпуса, крестовин;
Изнашивание опорных втулок, подшипников;
Разбалтывание защитных кожухов.

Как правила, изнашиваются или ржавеют шлицевые соединения. Также довольно часто рулевая колонка начинает работать ненормально вследствие износа опорной втулки или опорного подшипника. Намного более редкой является проблема износа или закисания крестовин – они имеют большой эксплуатационный ресурс и продолжают нормально работать даже при серьезном износе, хотя сам рулевой механизм начинает хрустеть, а в очень редких случаях и застревать в одном положении. Что до ЭУР-колонок, то для характерны такие неисправности:

Износ, засорение или окисление элементов привода;
Изнашивание опорного подшипника, датчика поворота руля;
Ошибка в работе усилителя вследствие сбившихся настроек блока управления;
Закорачивание электроники.

Как правило, водители отмечают, что руль становится более тяжелым, его работа становится прерывистой. Кроме того, на приборной панели должен появиться предупреждающий сигнал. Заметьте, что все эти неисправности можно выявить только при запущенном двигателе. Если механические колонки нередко удается отремонтировать самостоятельно, то электромеханические устройства нуждаются в осмотре и диагностике опытным специалистом.

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.

Виды усилителей рулевого управления

В зависимости от типа конструкции выделяют несколько разновидностей систем рулевого управления.

Реечная. Является самым распространенным типом. Энергия с руля на колеса передается с помощью специальной рейки, которая расположена в поперечной плоскости по отношению к раме и кузову транспортного средства (отсюда и название). Это очень простая, но в то же время чрезвычайно эффективная конструкция, обеспечивающая хорошую передачу поворотного усилия. Имеет ряд недостатков, главный из которых – чувствительность к ударам, возникающим из-за неровностей дорожного покрытия. По этой причине плохо подходит для эксплуатации во время передвижения по пересеченной местности.

Червячная. Как понятно из названия, этот тип системы использует червячную передачу. Она представляет собой совокупность вала с нанесенными на него канавками и зубчатой шестерни. Зубцы последней входят в канавки вала. Таким образом, при повороте вала поворачивается и шестерня. Червяная конструкция имеет целый ряд плюсов – она менее чувствительна к ударам, в отличие от реечной, самостоятельно тормозит поворот, что избавляет автомобилиста от постоянного контроля руля. Главный недостаток этой разновидности – низкий КПД.

Винтовая. Напоминает червячную. Однако вместо вала и шестерни в данном случае используются винт и рейка с винтовой резьбой. При этом полости между деталями заполнены шариками, напоминающими подшипниковыми. В общих чертах принцип действия этой конструкции напоминает схему работы червячной передачи. Однако она имеет ряд преимуществ по сравнению с последней. Основное из них – более высокий КПД. В качестве недостатка подобной конструкции можно назвать ее относительную сложность – в случае износа одного из шариков замену ему придется подбирать точно по диаметру, а это удается не всегда с первого раза. В противном случае возникнет повышенное трение и механизм не будет нормально функционировать. Чаще всего устанавливается на большегрузные автомобили, хотя иногда встречается и на легковых.

В зависимости от наличия усиления системы делят на 4 основных разновидности.

Без усилителя. В данном случае устройство, делающее поворотное усилие более интенсивным, отсутствует полностью.
С гидроусилителем. В подобных системах стоит гидравлический усилитель, который работает за счет жидкости под давлением. Является самой распространенной на сегодняшний день разновидностью.
С электроусилителем. Поворотное усилие делается более интенсивным благодаря электрическим двигателям, которые питаются от бортовой электросети транспортного средства.
Гибридные схемы. Как правило, сочетают в себе гидравлическое и электрическое усиление.

В зависимости от наличия дополнительных систем узел делят на следующие разновидности.

AFS (или с активным рулевым управлением). Суть системы в том, что она подразумевает наличие датчика, который передает информацию о передаточном усилии на ЭБУ. После обработки этих сведений блок управления или увеличивает, или уменьшает усилие в автоматическом режиме. В конструкции присутствует планетарный редуктор.
С динамическим управлением. Принцип работы аналогичен AFS, но вместо планетарного редуктора в данном случае используются электрические двигатели, которые и отвечают за увеличение усилия, передаваемого на колеса.
С адаптивным управлением. Суть системы в том, что руль не имеет плотной связи с колесами. К нему подключен датчик, связанный с ЭБУ. При повороте он отправляет на блок соответствующий сигнал, а тот, в свою очередь, заставляет поворачиваться колеса. ЭБУ при этом в автоматическом режиме на основе показаний датчиков определяет, какое усилие необходимо применить для выполнения поворота.

Функции и назначение

Общий вид ЭУР 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.

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.