Что такое ЭУР: как устроен и работает рулевой усилитель

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.

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

1. 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.
2. 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.
3. Вышеупомянутая невысокая стоимость.

Недостатки ГУР

Что до недостатков, то их у гидроусилителя намного больше по сравнению с ЭУР:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. В гидроусилителе нельзя настроить режимы работы в зависимости от скорости движения и условий.
5. 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.

Устройство ЭУР

ЭУР устроен в общих чертах из трёх основных деталей — электромотора, механической передачи и системы управления. Электродвигатель может быть установлен по-разному, есть несколько разных схем (на вал рейки, рулевую колонку или вал колеса).

Если мотор передаёт усилие на рейку, то такая система называется ЭМУР и имеет две модификации:

• с двумя шестернями;
• с параллельным приводом.

В первом случае крутящий момент передаётся на рейку от руля посредством одной из шестерён, но он же на вторую шестерню направляется электромотором. При параллельном приводе двигатель выполняет передачу усилия благодаря винт-шариковой гайке.

Устройство электроусилителя таково:

1. Мотор и силовая передача — это исполнительная система ЭУР, здесь создаётся само усилие и обеспечение лёгкости при управлении машиной.
2. Электрический блок управления осуществляет подачу сигнала на мотор, то есть осуществляет его подключение к работе. ЭБУ считывает показания датчиков и подаёт соответствующие импульсы.
3. Датчики. Основной из них в ЭУР — датчик усилия (крутящего момента). Именно эта деталь определяет степень приложенного к рулю усилия.

Знаете ли вы? Первые ВАЗ, на которых был установлен электроусилитель управления, поворачивали в неправильном направлении — такие ошибки выдавал ЭУР на отечественном авто.

Торсионный вал — часть рулевой колонки, которая измеряет усилия. Это осуществляется так: при вращении руля входная и выходная части вала смещаются, полученный угол улавливается датчиками.

Демонтаж и разбор электроусилителя

Перед тем, как снять усилитель, нужно демонтировать все подрулевые переключатели. Снимите накладку рулевой рейки и демонтируйте устройства, не забыв отключить разъемы от питания.

Как убрать ЭУР своими руками:

1. Сняв переключатели, нужно будет произвести демонтаж нижней поперечины приборной панели. Для этого вам необходимо нажать на крепления, с помощью которых фиксируется разъем с проводами, а затем отключить проводку от управляющего модуля. Когда эти действия будут выполнены, можно будет отключить разъем от выключателей.
2. Кронштейн системы закреплен при помощи гаек, вам нужно будет их открутить гаечным ключом.
3. После этого рулевую рейку нужно будет аккуратно опустить вниз. Чтобы сделать это, вам нужно будет найти болт, крепящий кардан к валу усилителя. Данный болт необходимо выкрутить, но при откручивании нужно будет зафиксировать гайку, это позволит предотвратить ее проворачивание. Когда болт будет извлечен, крепление надо будет разжать, после чего промежуточный вал аккуратно демонтируется. На данном этапе рекомендуем отметить положение вала и шестерен, для этого можно использовать маркер. Этот шаг очень важен, поскольку его выполнение позволит предотвратить возможные проблемы с установкой в дальнейшем. В том случае, если метки на валах не будут соответствовать, это может стать причиной неполадок в работе усилителя. При демонтаже будьте аккуратны и не повредите проводку, поскольку это также приведет к неработоспособности ЭУР.
4. Когда узел будет демонтирован, его надо будет разобрать и заменить вышедшие из строя элементы. Дальнейший монтаж производится в обратном порядке (автор видео — Мурзик Белый).

Преимущества вождения с усилителем руля

• усилитель забирает львиную долю нагрузки на себя;
• нет необходимости в большом количестве оборотов руля, он не вырывается из рук;
• смягчается ощущение неровностей дороги;
• машиной легче управлять, маневренность возрастает; без усилий удаются сложные повороты;
• становится более удобным руление на малых скоростях;
• стабилизируется траектория движения;
• при проколе передней шины легче удержать автомобиль;
• водитель меньше напрягается, не устаёт;
• особенно актуально, если водитель – женщина;
• повышается износостойкость рулевого механизма, продлевается срок его службы.

Всё это обеспечивает максимально безопасное и комфортное вождение (при условии исправного техсостояния машины).

Потенциальная опасность возникает только при внештатной ситуации – внезапном отказе (поломке) системы усилителя руля при повороте во время движения. В этом случае реакция, знания и опыт водителя приобретают решающее значение. О проблемах могут сигнализировать посторонние шумы, вибрации, резкие толчки, проворот руля, трудное или слишком легкое его поворачивание.

По статистике четверть российских водителей предпочитает гидроусилитель, а половина – электроусилитель руля (и показатели смещаются в пользу ЭУР). Достоинства каждого из этих механизмов определяется их конструктивными особенностями.

В современных автомобилях используются электроусилители, гидроусилители и электрогидроусилители руля.

Режимы работы

Теперь по поводу режимов работы. Дело в том, что при разных условиях движения необходимо создание конкретного усилия. Также некоторые из режимов направлены на повышение комфортабельности.

Основными из режимов работы ЭУР можно отметить:

• Парковка;
• Движение на высокой скорости;
• Подруливание;
• Возврат колес в среднее положение.

Парковка автомобиля отличается надобностью поворота колес на большие углы, при этом с минимальной скоростью движения, а то и вовсе стоя на месте. Поэтому усилие на руле при парковке – значительное. Чтобы компенсировать ЭУР начинает работать в условиях создания максимального усилия.

А вот при движении на высокой скорости для обеспечения хорошей информативности, чтобы водитель не потерял чувства дороги, при маневрах ЭУР практически не задействуется или же создает малые усилия.

Интересным является режим подруливания. Условия движения авто могут быть самыми разными – дорога со скосом в одну сторону, воздействие сторонних факторов (боковой ветер, разное давление в колесах). Все они приводят к тому, что авто «уводит» в какую-либо из сторон. Режим же подруливания обеспечивает прямолинейное движение авто, причем делает ЭУР это без какого-либо участия со стороны водителя.

Существует и режим возврата колес в среднее положение, когда снижается усилие на рулевом колесе. Это происходит при завершении поворота, когда водитель «отпускает руль», блок управления по средствам датчиков рассчитывает необходимый момент и возвращает колеса в среднее положение за счет электроусилителя.

Описанные режимы работы в ЭУР включаются автоматически (благодаря информации от дополнительных датчиков). Но этот усилитель также позволяет водителю устанавливать свои определенные режимы – «Спорт», «Норма», «Комфорт».

Разница между режимами сводится к изменению реакции ЭУР на условия движения. К примеру, в режиме «Спорт» обеспечивается большая информативность (руль более «тяжелый»), а при «Комфорте» создает больше усилия, обеспечивая удобство управления авто. «Норма» же является средним положением, при котором, на малых скоростях ЭУР работает по максимуму, а на высоких – создает минимальное усилие.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ В ГОРОДСКОМ РЕЖИМЕ

Когда водитель большую часть времени ездит в городе, будет удобнее, если после поворота руль самостоятельно будет возвращаться в прямое положение. Так называемый активный возврат колес значительно упрощает вождение при интенсивном маневрировании. Если же предстоит длительное движение по прямой, то здесь поможет функция стабилизации. Она может автоматически поддерживать колеса в прямом положении – это актуально при неправильном развале-схождении колес или боковом ветре.

Нередко в электрических усилителях, специально созданных для переднеприводных автомобилей, предусмотрена программа, которая компенсирует увод машины, если были установлены приводные валы разной длины. В современных машинах электрика вовсе работает независимо от водителя – сама подруливает и возвращает колеса, помогает правильно парковаться.

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.

Принцип работы

Внутри блока механическая передача необходима для передачи того усилия, который создает ЭУР к рейке рулевого механизма. Внутри же электрического составляющего одна шестерня передает усилие от механизма к колесу, а другая от электромотора усилителя. Устройство здесь таково, что рейка имеет специальные выступы и зубья, которые потом приводят в движение колеса машины. Если же в вашей машине используется ЭУР с параллельным приводом, что также бывает нередко, то здесь вращательный момент передается с помощью ремня и винтового механизма. Здесь все немного сложнее с технической точки зрения, но не менее надежно.

Помимо всего этого, важно отметить, что здесь присутствуют еще и электронные датчики. Устройство электроники основано на работе двух датчиков: угла поворота руля и датчике крутящего момента на валу рулевого колеса. Электроусилитель руля, помимо этого, так же использует информацию от системы АБС и от бортового компьютера

Обработав полученную информацию, система анализирует происходящее и определяет, каким способом воздействовать на руль

Электроусилитель руля, помимо этого, так же использует информацию от системы АБС и от бортового компьютера. Обработав полученную информацию, система анализирует происходящее и определяет, каким способом воздействовать на руль.

Режимы работы усилителя

ЭУР может осуществлять свою работу в таких режимах:

• Вращение рулевого колеса в обычных условиях.
• Движение на малой скорости.
• Подруливание на больших скоростях.
• Поддержание руля в ровном положении.

Основываясь на данных, полученных от датчиков и вспомогательных систем, усилитель решает, насколько увеличивать крутящий момент на валу рулевой рейки. Крутящий момент передается через специальный торсион к механизму. Количество этого момента меряется, основываясь на показания датчиков, о которых мы говорили выше.

Бортовой компьютер подает к рулю определенное количество крутящего момент, так как в разной ситуации его требуется разное количество. В зависимости от необходимости, электродвигатель увеличивает или уменьшает силу тока, что отражается на усилии, прилагаемом к рулю. Из этого следует, что поворот колес осуществляется за счет суммарного усилия электродвигателя и мышечной силы человека.

Когда водитель паркуется и ему нужно повернуть колеса на месте, то электродвигатель увеличивает силу тока, увеличивая крутящий момент. Максимальный крутящий момент соответствует легкости вращения рулевого колеса. Такой режим называется обычным. Если же машина едет очень быстро и водителю необходимо лишь перестраиваться из полосы в полосу, подруливать по ходу движения, то здесь устройство не увеличивает крутящий момент, и водитель практически вручную вращает руль. Минимальное усилие электромотора на большой скорости крайне необходимо для обеспечения безопасности движения. Слишком чувствительный руль может привести к вылету в кювет.

Эксплуатация в городском режиме

Когда водитель большую часть времени ездит в городе, будет удобнее, если после поворота руль самостоятельно будет возвращаться в прямое положение. Так называемый активный возврат колес значительно упрощает вождение при интенсивном маневрировании. Если же предстоит длительное движение по прямой, то здесь поможет функция стабилизации. Она может автоматически поддерживать колеса в прямом положении – это актуально при неправильном развале-схождении колес или боковом ветре.

Нередко в электрических усилителях, специально созданных для переднеприводных автомобилей, предусмотрена программа, которая компенсирует увод машины, если были установлены приводные валы разной длины. В современных машинах электрика вовсе работает независимо от водителя – сама подруливает и возвращает колеса, помогает правильно парковаться.

Как самостоятельно проверить ЭУР

Чтобы понять, что сломалось в усилителе, нужно провести его диагностику. Не у каждого автовладельца есть диагностический сканер, некоторым нравится самостоятельно ремонтировать автомобиль. В этом случае можно самому определить неисправность электроусилителя при помощи скрепки. Этот вариант подойдет для автомобилей Калина и Приора.

Метод «Скрепки»

Разбираем защитный чехол рулевой колонки, добираемся до блока управления усилителя. Находим колодку черного цвета с шестью проводами. Необходимо замкнуть между собой 7 и 6 контакты – «массу» и «К-линию». Если смотреть на колодку со стороны проводов, то отсчет идет справа на лево, сверху вниз. На нужен коричневый провод – контакт номер 7 и пустое гнездо, не задействованное – номер 6 по счету.

Выключаем зажигание, вставляем в контакты скрепку, смотрим, чтобы она не замкнула остальные провода. Включаем зажигание, считаем количество миганий контрольной лампы на приборной панели. Один длинный сигнал, а затем несколько коротких, именно их нужно считать. Смотрим расшифровку кодов неисправности электроусилителя Калины:

1. Один короткий – система исправная;
2. Два – Нет сигналов от датчика оборотов двигателя;
3. Три – Неисправен датчик момента;
4. Четыре – Поломка электродвигателя;
5. Пять – Нет сигнала от датчика положение рулевого вала;
6. Шесть – Неисправен датчик положения ротора;
7. Семь – Низкое напряжение бортовой сети;
8. Восемь – Блок управления ЭУР;
9. Девять – Датчик скорости автомобиля.

Диагностика

Для проверки усилителя в авто нужно демонтировать пластмассовую накладку на рулевой колонке, для этого открутите болты, фиксирующие ее снизу.

Затем вам нужно будет добраться до 8-контактного штекера, его распиновка следующая:

• контакт голубого цвета подключается к замку зажигания, это питание 12 вольт;
• контакт красно-коричневого цвета — это кабель подключения к тахометру;
• серый контакт идет на контроллер скорости авто;
• бело-розовый провод — контрольный индикатор усилителя;
• черно-желтый контакт — это диагностическая линия;
• следующий контакт пустой, провод к нему не подключен;
• контакт коричневого цвета — это масса;
• пустой.

Более точные результаты позволит получить проверка усилителя с помощью сканера. Но поскольку такое оборудование обычно можно найти только на СТО, можно попытаться проверить работу системы скрепкой.

Для проверки нужно сделать следующее:

1. Сначала отключается зажигание.
2. Затем, используя скрепку, необходимо замкнуть контакты под номерами 6 и 7 данного штекера, при этом сам штекер демонтировать не обязательно.
3. Далее, зажигание нужно включить.
4. Выполнив эти действия, индикатор поломки ЭУР, расположенный в приборной панели, начнет мигать, по количеству морганий можно определить поломку системы (автор видео — Гоша Вахромеев).

https://youtube.com/watch?v=r8AExwMEq-k

Как по миганию значков индикатора понять, где искать причину:

• один длинный сигнал и один короткий — электроусилитель исправен;
• один длинный и два коротких — нет сигнала оборотов мотора;
• один длинный и три коротких — вышел из строя или отсутствует питание контроллера момента;
• один длинный и четыре коротких мигания — проблемы в работе электродвигателя ЭУР;
• один длинный и пять коротких — вышел из строя контроллер положения рулевого вала;
• один длинный и шесть коротких — вышел из строя контроллер положения ротора мотора;
• один длинный и семь коротких — неполадки в работе электросети — напряжение либо слишком высокое, либо очень низкое;
• один длинный и восемь коротких — вышел из строя управляющий модуль электроусилителя;
• один длинный и девять коротких — поломка контроллера скорости.

Коды ошибок

с1044 — неверная последовательность датчика положения ротора (ДПР)

c1621 — не верное напряжение 5V

с1622 — отказ цепи сигнала скорости

c1011 — цепь сигнала оборотов двигателя автомобиля, отсутствие сигнала — сигнал с датчика хола (или штатного тахометра через ограничитель напряжения) разделить на 4 и подать на вход тахометра,

c1022 — ошибка, напряжение основного вывода датчика момента — возможно, что крышка вала перетерла изоляцию и средней, зеленый провод замыкает на массу

Ошибка ЭУР на приборной панели

Если на панели приборов появляется ошибка электроусилителя руля, то это может свидетельствовать о поломке системы либо о ее некорректной работе. При этом электроусилитель, может быть полностью работающий. Ошибка, появляющаяся на приборной панели, горит желтым цветом. Это свидетельствует о том, что возможно использовать машину и при неработающем ЭУР, но нужно будет соблюдать определенные меры безопасности.

Если устройство полностью отключается, то для управления машиной придется прикладывать больше усилий. Чтобы отключить ЭУР, достаточно извлечь предохранитель, отвечающий за его функционирование. Если заметили, что система работает некорректно, то лучше демонтировать предохранитель и решить проблему.

Если заметили, что световой индикатор на контрольном щитке загорается только при включении зажигания, а после запуска мотора гаснет, то переживать не стоит. При активации зажигания система производит диагностику всех узлов и механизмов, так что появление индикатора — это нормально. Но если лампа продолжает гореть даже после запуска двигателя, то это свидетельствует о проблеме.

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!