Какие бывают усилители рулевого управления?

Как снять подшипник, подробно

Когда насос снят, положите его на заранее подготовленное место. Удалите с корпуса агрегата масло и грязь.

Воспользовавшись съемником, уберите стопорное кольцо подшипника.

Открутите болты, крепящие заднюю крышку. Аккуратно подденьте ее небольшой отверткой и снимите

Делать это необходимо аккуратно, во избежание выпадения из корпуса лопастей ротора.

Вытащите лопасти и положите на пронумерованные бумажки, которые необходимо приготовить заранее, чтобы при сборке ничего не перепутать
Важно запомнить расположение лопастей, при монтаже их закругленная часть должна быть обернута наружу.

Снимите пластину и все элементы, которые находятся под ней.

Осторожно постукивая отверткой, выбейте вал.

Выпрессуйте с вала насоса подшипник.

Плюсы и минусы гидроусилителя руля

Нет никаких сомнений в том, что достоинств у системы гидроусиления рулевого управления гораздо больше, чем недостатков. Иначе ГУР не завоевал бы такой всеобщей популярности: ведь им в наше время оснащается абсолютное большинство новых машин всех ведущих автопроизводителей.

Надёжность

Гидравлическая система усиления руля очень надёжна. Она испытана многолетней практикой на различных видах автомашин и показывает практически безупречную безотказность.

Гидравлический усилитель руля обладает способностью развивать серьёзную мощность и преодолевать значительное сопротивление силе трения со стороны колёс. Поэтому применять его есть возможность на автомобилях любой грузоподъёмности и габаритных размеров.

Комфорт

Комфорт в управлении автомобилем для водителя – основная характерная черта и главный плюс рулевого гидроусилителя. ГУР, собственно, и создавался именно с такой целью – значительно облегчить человеку процесс управления автомобилем, избавить его от необходимости прилагать мышечные усилия при оборотах рулевого колеса.

Быстрое реагирование

Так как рулевое колесо вращается с ГУРом гораздо легче, чем без него, и оборотов «баранки» требуется меньше, у водителя появляется возможность живее и оперативнее реагировать на любые быстрые изменения в дорожной ситуации.

Лучшая точность и острота управляемости

Возможности, которые предоставляет использование гидравлического усилителя, дают дополнительный бонус всем производителям автомобилей. Так как ГУР фактически выполняет вместо водителя его физическую работу, в конструкции машин появилась возможность применять рулевые механизмы с меньшим передаточным отношением.

Среди недостатков гидравлического усилителя руля, отмечаются следующие его свойства.

Чтобы не спровоцировать поломку ГУРа, рулевое колесо нельзя надолго задерживать в крайнем правом или левом положении. В особенности – на повышенных оборотах двигателя. В этом случае, из-за образования критически сильного давления, масло может выдавить сальники и вытечь.

Устройство привода гидронасоса выполнено таким образом, что он функционирует безостановочно вместе с двигателем авто. Из-за этого насос изнашивается быстрее и отнимает часть энергии мотора, пусть незначительно, но всё же увеличивая расход горючего.

Все элементы системы гидроусилителя руля нуждаются в периодическом обслуживании, а также требуется следить за уровнем гидравлической жидкости в его расширительном бачке.

ГУРы на автомобилях эконом-класса и машинах бюджетных ценовых категорий при передвижении на больших скоростях делают рулевые колёса малоинформативными. Только в дорогих автомашинах реализовано особенное устройство насоса гидроусилителя руля, которое позволяет снижать давление масла в системе при повышении оборотов силового агрегата. Руль при этом как бы «наливается» некоторой тяжестью, и ощущение «пустоты» при управлении машиной на значительных скоростях не возникает.

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.

Местонахождение частей и состав гидравлического усилителя руля

Гидронасос расположен неподалёку от шкива коленчатого вала и соединяется с ним приводным ремнём. В зависимости от конструкции автомобиля, тот же привод может приводить в движение вал генератора и помпы. Управляющий клапан, он же – распределитель, является встроенным в механизм рулевого вала и отзывается на повороты рулевым колесом в ту или иную сторону, благодаря специальному устройству – торсиону.

Местонахождение гидравлического цилиндра зависит от вида рулевого механизма. В большинстве автомашин он является вмонтированым в рейку и представляет собою поршень, который толкает её в необходимом направлении. В машинах с червячным приводом руля (так называемая рулевая колонка) цилиндр является отдельным агрегатом. К нему подсоединены тяги, которые отвечают за повороты передних колёс.

Указанные элементы объединяются в единую систему патрубками, которые рассчитаны на высокое давление. По ним циркулирует рабочая жидкость – масло. Её запас размещён в расширительном бачке, который установлен в самом высоком месте гидросистемы.

В этом бачке для рабочей жидкости размещён фильтрующий элемент и щуп для контроля за её уровнем. При помощи масла трущиеся пары смазываются механизмов, плюс передаются усилия от насоса к гидроцилиндру. Фильтром от грязи и мелкой металлической стружки, образующейся в процессе эксплуатации, служит имеющаяся в бачке сетка.

Если расширительный бачок сделан из полупрозрачного пластика, то уровень жидкости, находящейся в нём, можно проверить простым визуальным осмотром. Но если пластик непрозрачный, либо бачок использован металлический, тогда уровень рабочей жидкости можно проконтролировать при помощи щупа.

В некоторых автомашинах уровень рабочей жидкости ГУРа есть возможность проверить только после кратковременной работы мотора, либо при вращении рулевым колесом несколько раз в разные стороны, в процессе работы двигателя на холостом ходу. На щупе (или же на самом расширительном бачке) имеются специальные насечки или отметки.

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.

Основные поломки

Так как ГУР – это механизм, рано или поздно он может сломаться. Особенно если учесть, что он постоянно находится в движении. Частота поломок и их серьезность зависит от интенсивности эксплуатации гидроусилителя и его конструкции. На практике, чаще всего «всплывают» следующие неисправности:

• шумит насос;
• ослабевает или изнашивается ремень насоса;
• засоряется фильтрующий элемент в бачке;
• ломается сам насос;
• засоряется клапан насоса;
• недостаточная вязкость у залитой жидкости;
• засоряется гидросистема;
• разгерметизация;
• недостаточно жидкости в бачке.

При возникновении одной из вышеперечисленных неисправностей становится трудно повернуть руль в одну из сторон, сильнее передаются толчки, а также появляются шум и вибрация.

Основные составные части. Принцип работы ЭУР

Сначала рассмотрим принцип работы электроусилителя, поскольку у всех существующих видов он идентичен. Также в конструкции используются одни и те же составные части, но компоновка их может быть разной.

Итак, состоит электроусилитель из:

• Исполнительного механизма;
• Блока управления;
• Следящих датчиков.

Эти составные части присутствуют в любых типах ЭУР. Также некоторые виды дополнительно могут использовать информацию и из других датчиков – скорости движения и оборотов коленчатого вала.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм создает усилие, тем самым обеспечивая облегчение управления авто. Состоит он из электродвигателя и силовой передачи. Что касается мотора, то в конструкции ЭУР применяется асинхронный либо синхронный эл. двигатель бесконтактного типа, что обеспечивает высокую надежность узлу.

В ЭУР используется несколько типов силовых передач (в зависимости от типа) – червячные, шестеренчатые или же шарико-винтовые. Нередко силовые передачи исполнительного механизма называют сервоприводом.

Блок управления

Блок управления «заведует» работой исполнительного механизма. Именно он подает электрический ток (строго определенных параметров) на электродвигатель, обеспечивая включение его в работу. Подавая импульсы на исполнительный механизм, блок управления ориентируется на показания датчиков, используемых в конструкции ЭУР.

Датчики

Этих датчиков – несколько, каждый собирает определенную информацию и передает ее на блок управления. Основным среди них является датчик крутящего момента (его ещё называют датчик усилия), определяющего, какое усилие на руль приложил водитель. Также в конструкции используется датчик угла поворота руля. Опционально ЭУР также может использовать информацию о скорости движения авто и оборотах силовой установки.

Датчик крутящего момента на рулевом колесе

Измерение усилия на руле осуществляется благодаря торсиону, устанавливаемому в вал рулевой колонки. Вал в свою очередь состоит из двух: входного и выходного, соединёнными между собой торсионом. При прикладывании усилия он скручивается (чем больше сил приложить, тем сильнее угол скручивания) и валы смещаются относительно друг друга.

Этот угол и «улавливает» датчик, после чего передает полученную информацию на блок управления. На основе этих данных блок вычисляет какой импульс необходимо подать на исполнительный механизм. От этого датчика напрямую зависит, какое усилие будет компенсировать усилитель.

Стоит отметить, что сам торсион жестко связан с валами рулевой колонки и скручиваться он может только на определенный угол, поэтому даже при отказе ЭУР управление авто сохраняется.

Датчик угла поворота определяет в какую сторону водитель начал вращать руль, и благодаря информации от него блок управления устанавливает полярность тока, подаваемого на электродвигатель. Нередко датчики угла поворота и крутящего момента объединены в одну конструкцию. Располагаются они оба на рулевой колонке.

Пример устройства ЭУР с датчиком крутящего момента

Стоит отметить, что также есть и датчик обратной связи, установленный на электродвигателе, благодаря которому блок управления контролирует работу исполнительного механизма.

Задействование для работы ЭУР других датчиков – скорости движения и параметров работы мотора, дает возможность подстроить усилитель под конкретные условия движения.

Зная конструкцию, можно понять принцип работы электроусилителя руля. Имеющиеся в конструкции датчики постоянно следят за положением рулевой колонки. В случае поворота они регистрируют изменения и передают информацию на блок управления. Тот в свою очередь высчитывает параметры электрического тока и подает их на электродвигатель. При включении в работу посредством сервопривода эл. мотор создает усилие на рулевом механизме. В общем, все достаточно просто. Но здесь стоит упомянуть, что под разные условия существуют свои режимы работы ЭУР, но о них ниже.

Преимущества и недостатки системы AFS

Как и любой механизм, система активного рулевого управления имеет положительные и отрицательные стороны. Несмотря на сложность механизма, плюсов намного больше, а вот минусов практически нет. Среди положительных моментов системы AFS можно отметить небольшой вес, повышение надежности в управлении, безопасность, комфорт.

Отрицательных моментов в системы активного рулевого управления практически нет, так как механизм работает безотказно и редко дает сбои. Если все-таки сбой произошел, а чаще всего это сбой или полный выход из строя электроники, то, починить, самостоятельно не получится. Необходимо ехать на специализированные сервисы по ремонту системы AFS.

Виды усилителей рулевого управления

В любом современном автомобиле присутствует такой узел, как усилитель рулевого управления. Основной его задачей является снижение силы, применяемой водителем для вращения руля. Это очень повышает показатель комфортности автомобиля. Ещё 15-20 лет назад усилитель руля был настоящей изюминкой при покупке автомобиля в России и СНГ. Сегодня же любой автомобиль даже в базовой комплектации имеет данный элемент. Существует несколько видов усилителей рулевого управления:

• гидравлический усилитель руля
• электрический усилитель руля
• электрогидравлический усилитель руля
• механический усилитель руля
• пневматический усилитель руля

Устройство и работа каждого из видов в корне различается. Пневматический усилитель далеко в прошлом и сейчас он уже практически не используется. Остальные варианты, особенно электроусилитель и гидроусилитель, вы можете встретить на многих автомобилях.

Устройство и принцип работы ЭУР

Как же работает электроусилитель руля с точки зрения безопасности? Устроен электроусилитель рулевого управления гораздо проще, нежели ГУР. У него нет никаких расходных материалов в виде жидкостей. Отсутствуют множество подвижных соединений и уплотнений (критические места для поломки). Именно поэтому сейчас идет массовый отказ от стареньких гидроусилителей. Даже отечественные производители ВАЗ перешли на эту технологию.

Технические характеристики электроусилителя:

• напряжения питания (номинальное) – 12 В;
• максимальный компенсирующий момент – 35 Нм;
• максимальный ток потребления – 50 А;
• ток потребления (усилие на рулевом колесе приложено, выходной вал усилителя заблокирован) – не более 15 А.

Его появление помогло автопроизводителям реализовать ряд новых функций, таких как:

• повышение курсовой устойчивости;
• автоматическая парковка;
• соблюдение рядности движения.

Как работает электроусилитель рулевого управления?

Когда мы вращаем руль,
одновременно двигается его вал. Это замечает датчик, который посылает
соответствующий сигнал на блок управления ЭУР. Последний, обработав также
информацию от других датчиков (АБС и ДПКВ), определяет нужное усилие для
поворота колес, генерируемое электромотором. Каждый раз это усилие меняется, в
зависимости от дорожных условий и скорости движения. Таким образом, принцип работы
электроусилителя основан на считывании информации с разных датчиков и обработке
их сигнала ЭБУ.

Электроусилитель руля в разрезе
ЭУР в разрезе

Есть несколько
режимов работы
электроусилителя рулевого управления:

• поворот колес в
  обычном режиме;
• управление на
  высокой или низкой скорости;
• вращение руля на месте;
• возврат колес в
  изначальное положение;
• поддерживание
  руля в «нулевом» положении.

Поэтому
мы замечаем большую разницу в поведении руля – при парковке он вращается одним пальцем,
когда как на скорости для его вращения нужно приложить усилия. Так организован принцип работы
каждого электроусилителя рулевого управления.

Преимущества и недостатки рулевого усилителя

Основное преимущество усилителя руля – уменьшение требуемого усилия при повороте рулевого колеса (особенно в процессе парковки, когда необходимо совершать большое количество оборотов)

Вторым, но не менее важным преимуществом усилителя руля является важное свойство, обеспечивающее смягчение и ослабление ударов передаваемых от неровностей дороги к рулевому колесу. Представьте, как бы вам мешала вибрация на руле при управлении автомобилем

Важной особенностью усилителя руля является его сбалансированная работа, которая должна обеспечить своевременную передачу усилия от рулевого механизма к рулевому колесу, и в то же время оставить необходимое реактивное усилие на руле, которое позволяет водителю чувствовать автомобиль во время движения. Для достижения оптимальной работы усилителя руля необходимо обеспечить информативность рулевого привода, в тоже время, сохранив не тугое, удобное вращение рулевого колеса

На правильную работу усилителя руля влияют следующие факторы: производительность насоса, углы установки колес, геометрия и параметры передней и задней подвесок, характеристики и состояние шин, жесткость кузова

Для достижения оптимальной работы усилителя руля необходимо обеспечить информативность рулевого привода, в тоже время, сохранив не тугое, удобное вращение рулевого колеса. На правильную работу усилителя руля влияют следующие факторы: производительность насоса, углы установки колес, геометрия и параметры передней и задней подвесок, характеристики и состояние шин, жесткость кузова.

Большинство производителей выбирают комфорт, жертвуя при этом информативностью рулевого механизма. Это объясняется использованием автомобиля в обыденных целях. Но, если вы заядлый автолюбитель, с определенными требованиями к управляемости, любите быструю и экстремальную езду, следует задуматься над этим вопросом более серьезно, правильно расставив приоритеты.

«При движении автомобиля на маленькой скорости руль должен поворачиваться легко, а при высокой скорости рулевое колесо должно быть упругим и информативным».

Для выполнения этой задачи используется специальное устройство – электрогидравлический модулятор давления, который при увеличении скорости получает сигнал, сформированный управляющим блоком, затем по этому сигналу ограничивает давление в рабочем контуре, что ограничивает влияние гидроусилителя на управление автомобилем.

Рулевой механизм Active Steering с переменным передаточным отношением

Можно ли изменять передаточное отношение усилия на руле? Этот вопрос особенно актуален при движении автомобиля на высокой скорости, когда не требуется лишняя острота рулевого управления. Ведь небольшие изменения положения руля могут повлиять на движение автомобиля, что непременно заставит водителя волноваться. Чего не скажешь о парковке автомобиля, здесь все наоборот, хочется не крутить руль туда-сюда на большие углы.

Тут на помощь устанавливается рейка с переменным профилем: в нулевой зоне зубья треугольные, а ближе к краям — трапецеидальной формы. Шестерня входит с ними в зацепление с разным плечом, что помогает изменить передаточное отношение.

На некоторых современных автомобилях устанавливается система активного управления автомобилем — Active Steering. Она позволяет изменять передаточные отношения рулевого механизма, в зависимости от режима движения, как раз в тех случаях, что мы описывали выше (ситуация на большой скорости и ситуация с парковкой).

Электрические усилители руля

Основой такого механизма является специальный электропривод, который передает соответствующие сигналы от рулевой колонки на рейку и к сервоприводу каждого колеса. В зависимости от своей модификации у такого электрического усилителя может отсутствовать прямая связь между баранкой и рулевой рейкой.

Принцип действия электрического усилителя чрезвычайно прост. Вращение рулевого колеса измеряется соответствующими датчиками, после чего сигналы передаются электронному блоку управления и в последующем пересылаются на электродвигатель, вращающий рейку.

Преимуществом данной технологии является следующее:

1. Экономия расхода топлива.

2. Наличие обратной связи с дорогой.

3. Возможность изменения передаточного числа на высокой и низкой скорости.

4. Надежность используемого оборудования.

В сравнении с электрогидравлической системой последнее поколение усилителей отличаются лучшей надежностью, при этом отсутствие механической связи рулевой колонки и рейки избавляет водителя от вибрации и ударов на руле, которые могут возникать при эксплуатации автомобиля на разбитых дорогах.

Большинство новых автомобилей сегодня оснащаются именно таким электрическим усилителем руля, что объясняется простотой обслуживания, надежностью и эффективностью такой системы.

Выводы

На сегодняшний день именно электрические усилители руля являются самыми надежными и практичными. Использование данной технологии позволяет обеспечить существенное упрощение управление автомобилем, при этом на малых скоростях руль от упора до упора делает около одного-полутора оборотов, тогда как на высокой скорости управление становится максимально острым и информативным. Современные электрические усилители руля обеспечивают удобство управления автомобилем вне зависимости от скорости машины, при этом водитель получает полный контроль над транспортным средством, отличную обратную связь и возможность значительной экономии топлива в сравнении с использованием классических гидравлических усилителей руля.

29.12.2017

Какая система удобнее в управлении

При разработке усилителей системы управления автомобилем перед конструкторами стояла сложная задача. С одной стороны, необходимо обеспечить легкость при повороте колес, с другой стороны, водитель не должен терять «контакт» с дорогой, для этого требовалось обеспечить обратную связь.

На деле многие водители убеждены, что при использовании ЭУР чувствовать дорогу не всегда будет получаться. На деле это совершенно не так. Дело в том, что электроусилитель, наоборот, наиболее точно чувствует и анализирует ситуацию на дорожном полотне, поэтому он четко передает угол поворота, а при ускорении машины руль становится «тяжелее». ГУР в этом вопросе проигрывает, так как он хоть и обеспечивает надежную обратную связь, но при этом предохранить от выворота руля на большой скорости он не может. Электроусилитель же не допустит подобной ситуации.

Еще один миф, который прочно засел в головах «бывалых» — это то, что ЭУР не поддается ремонту, поэтому если он сломается, то ничего с этим не поделаешь. На самом деле и это не так. Просто для того, чтобы отремонтировать электроусилитель, нужно обращаться не в СТО, а к электрикам.

Среди действительно реальных недостатков ЭУР стоит упомянуть тщательную калибровку, которая требуется такой системе. По факту произвести все эти настройки можно на иномарках, детища отечественного автопрома будут куда капризнее в этом вопросе. Также электромотор нуждается в дополнительной защите – демпфере, который будет гасить вибрации и колебания, влияющие на целостность ЭУР.