Электроусилитель рулевого управления. Устройство и отличия от ГУР

Одна из наиболее острых задач, стоявших перед конструкторами с момента изобретения автомобиля – облегчение рулевого управления. В то время не было особых требований к эргономике и удобству управления автомобилем, поэтому инженеры нашли выход в увеличении диаметра рулевого колеса и передаточного отношения рулевого управления. В итоге водителю, чтобы повернуть руль от упора до упора, необходимо было совершить 4-5 оборотов огромного рулевого колеса.

В середине 20-го века конструкторы нашли более комфортное решение проблемы – применение усилителя рулевого управления. Довольно продолжительное время повсеместно использовался ГУР – гидравлический усилитель рулевого управления. Он хорошо изучен, довольно надежен и прекрасно зарекомендовал себя. Однако конструкция гидроусилителя далека от совершенства, поэтому в последнее время все большее распространение получает ЭУР – электрический усилитель рулевого управления.

Электроусилитель состоит из электродвигателя, механического привода на рулевое управление и нескольких датчиков: угла поворота рулевого колеса, крутящего момента на рулевом валу, скорости автомобиля, оборотов двигателя. Мозг всей системы — электронный блок управления (ЭБУ).

Датчик крутящего момента является наиболее важным датчиком всей системы. На рулевом валу расположен гибкий торсион, где располагается датчик момента. Он может работать на основании оптического или магнитного сигнала.

Принцип действия всей системы в общем случае довольно простой. При увеличении усилия на рулевом колесе, торсион закручивается на больший угол. Об этом сигнализирует датчик крутящего момента и отправляет свои показания в электронный блок управления. Попутно в блок управления стекается информация о скорости и угле поворота руля, оборотов двигателя, скорости автомобиля. На основании всех показаний блок управления, согласно управляющей программе, рассчитывает величину и направление тока, который необходимо подать на электродвигатель. А посредством механического привода электродвигатель передает вращение рулевому валу или перемещает рулевую рейку.

Несмотря на простой принцип действия и несложное устройство, в работе ЭУР есть свои особенности.

При движении автомобиля на малой скорости, к примеру на стоянке магазина, когда необходимо много маневрировать, электроусилитель работает с наибольшей эффективностью, обеспечивая наименьшее усилие поворота рулевого колеса. При этом руль можно вращать буквально одним пальцем.

С увеличением скорости движения автомобиля эффективность электроусилителя постепенно снижается вплоть до полного отключения при скорости около 80 км/ч. Это связано с тем, что при высоких скоростях угол поворота руля небольшой, нет необходимости в его усилении, что делает управление более острым. Вдобавок ко всему, электроусилитель способен быстрее возвращать колеса в среднее положение.

Иногда возникают ситуации, когда необходимо постоянно корректировать положение колес для прямолинейного движения, например при сильном боковом ветре или большой разности давления в шинах левого и правого колес. В этом случае электродвигатель будет постоянно обеспечивать небольшое корректирующее усилие.

Несмотря на общую схему устройства электроусилителя, исполнительный механизм может быть интегрирован в различных местах в зависимости от того, на какой класс автомобиля устанавливается.

На автомобилях классов А, В и С исполнительный механизм электроусилителя устанавливается непосредственно на рулевую колонку. Электродвигатель и сервопривод небольшого размера вполне умещаются в салоне под рулевым колесом. Здесь отсутствуют перепады температуры, грязь и высокая влажность. А это положительно сказывается на сроке работы всего узла.

У автомобилей D и E классов механизм усилителя устанавливается на рулевой рейке, а вспомогательное усилие передается на нее через промежуточную шестерню.

Микроавтобусы, внедорожники и прочие крупные автомобили ввиду своей большой массы нуждаются в значительном усилии. В их конструкции применяется электроусилитель рулевого управления параллельноосевой конструкции. Передача крутящего момента от электродвигателя осуществляется посредством ременной передачи и винтового механизма. Гайка приводится в движение ременной передачей и через шарики перемещает рулевую рейку.

Не последнюю роль в конструкции электроусилителя играет безопасность. Независимо от варианта исполнения, в случае отказа всей системы рулевое управление сохранится вследствие прямой механической связи рулевого колеса и колес. Пострадает только комфорт – руль станет сложнее поворачивать.

Различия ЭУР и ГУР

Применение на автомобиле гидроусилителя рулевого управления сопряжено с рядом недостатков:

• запрещено держать колеса в крайних положениях более 5 секунд, так как это приводит к перегреву жидкости ГУР и выходу из строя всей системы;
• необходимость производить периодическое техническое обслуживание (замена жидкости, проверка целостности трубок, шлангов, контроль работоспособности насоса);
• насос ГУР приводится в движение даже без надобности, а значит, бесполезно расходуется топливо;
• невозможность корректировки режимов работы в зависимости от условий движения;
• низкая информативность руля на высоких скоростях;

Электроусилитель лишен всех вышеперечисленных недостатков. Он не требует какого-либо обслуживания, простой и компактный. Он работает при помощи электричества и только в момент поворота руля. Все же самым главным его достоинством является зависимость вспомогательного усилия от скорости и условий движения. Благодаря этому мы имеем острое рулевое управление на высоких скоростях и легкое – на малых.

Справедливости ради стоит отметить и пару минусов ЭУР:

• невозможность установки на большегрузные автомобили и автобусы ввиду небольшой мощности электродвигателя
• быстрый выход из строя датчиков и электродвигателя при попадании влаги.