Электроусилитель рулевого управления: устройство, принцип работы

Сравнение усилителей рулевого управления разной конструкции.

Удобство и безопасность управления

Все типы усилителей рулевого управления «подчиняются» только повороту руля, реакции управляемых колёс на них не действуют или действуют очень незначительно.

В автомобилях, оборудованных ГУР, с целью снизить усилие, которым водитель поворачивает руль, выводя машину из поворота, и для поддержания устойчивости прямолинейного движения, конструкторы увеличили схождение управляемых колёс, увеличили кастор и шаг винтовых канавок в зацеплении «винт — шариковая гайка».

Это создаёт у водителя впечатление обратной связи, «информативности» руля и чувство непосредственного управления.

Электронное управление ЭУР обеспечивает возможность его настройки в зависимости от условий и скорости движения. Чем больше скорость — тем меньше усилие ЭУР и «тяжелее» руль. В городских условиях водитель может отключить ЭУР от датчика скорости, и руль будет постоянно «лёгким».

В программу управления ЭУР можно ввести функции возвращения руля в «ноль» и удержания колес в среднем положении при разном давлении в шинах.

Надёжность

Детали усилителей руля любого типа и конструкции подвержены механическому износу.

В гидравлических усилителях к этому добавляется постепенное ухудшение свойств рабочей жидкости и износ манжет и уплотнений.

При удерживании руля в крайнем положении циркуляция масла прекращается, резко поднявшееся давление в системе может разорвать рукав высокого давления.

Понижение уровня масла в результате утечки вызовет работу насоса «всухую» с немедленным задиром поверхностей ротора и корпуса.

О выходе ГУР из строя водитель узнаёт последним, и если это произойдёт на большой скорости — аварийная ситуация неизбежна.

Бесщёточные, с внутренним обдувом, электродвигатели ЭУР надёжно защищены от перегрузок тремя барьерами — предохранителями в цепи питания, электронным блоком управления и общей программой процессора (контроллера) автомобиля.

При возникновении проблем ЭБУ уменьшает число оборотов электромотора, на приборной панели загорается соответствующий символ, водитель успевает отреагировать снижением скорости и торможением.

Существует ряд мнений, что достоинством той или иной конструкции является возможность управлять машиной при выходе усилителя руля из строя.

Топливная экономичность

ГУР потребляет часть мощности двигателя на вращение насоса, создающего высокое давление в гидросистеме.

Основной недостаток гидравлических усилителей — насос высокого давления работает, если вращается коленчатый вал двигателя. Движется ли машина или стоит неподвижно на холостых оборотах — ротор насоса крутится, срабатывая собственный ресурс.

Электродвигатель ЭУР включается электроникой только на время поворота руля, при стоянке в пробке или движении по прямой он не работает.

Существует тезис о повышенном расходе топлива автомобилями, оснащёнными гидравликой в рулевом управлении. При этом не учитывается, что киловатты, «съедаемые» электромотором ЭУР и непрерывно потребляемые системами управления, тоже произведены коленвалом, вращающим генератор.

Никто не проводил ходовых испытаний одинаковых авто с одинаковыми двигателями, но разным типом усилителя рулевого управления, поэтому достоверных данных о «прожорливости» машин с ГУР не существует.

Область применения

Гидравлические рулевые устройства, в последнее время, практически не применяются в переднеприводных автомобилях с подвеской типа «МакФерсон» и рулевым механизмом реечного типа. Исключение — ЭГУР.

В транспортных средствах, где поворот управляемых колёс осуществляется рулевой трапецией, — в полноразмерных внедорожниках, средних и тяжёлых грузовиках — передние колёса поворачиваются с помощью ГУР.

Перспективы развития

Гидравлические конструкции — тупиковая ветвь автомобильного прогресса.

Современные электронные системы безопасности движения, торможения, объезда препятствий и парковки требуют и электронного рулевого управления.

Развитие гибридного привода, появление электромобилей и машин с элементами искусственного интеллекта в управлении — лишили «гидравлику» места под капотом.

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

• 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

Как самостоятельно осуществить диагностику блока?

На первый взгляд может показаться, что диагностика ЭБУ — это сложная задача, с которой справится далеко не каждый. Действительно, произвести проверку своего блока не так просто, но имея теоретические знания, их вполне можно применить на практике.

Необходимые инструменты и оборудование

Чтобы проверить работоспособность модуля самому, нужно будет выполнить ряд действий для подключения к ЭБУ.

Для выполнения проверки вам потребуются следующие устройства и элементы:

1. Осциллограф. Понятное дело, что такое устройство есть не у каждого автолюбителя, поэтому если у вас его нет, то можно использовать компьютер с заранее установленным на него необходимым диагностическим софтом.
2. Кабель для подключения к устройству. Вам нужно выбрать адаптер, который поддерживает протокол KWP2000.
3. Программное обеспечение. Найти диагностический софт сегодня — не проблема. Для этого достаточно промониторить сеть и найти программу, которая подойдет для вашего транспортного средства. Программа подбирается с учетом авто, поскольку на разных машинах ставятся разные блоки управления.

Алгоритм действий

Процедура диагностики электронной системы управления рассмотрена ниже на примере модуля Бош М 7.9.7. Эта модель блока управления является одной из наиболее распространенных не только в отечественных машинах ВАЗ, но и на авто зарубежного производства. Также нужно отметить, что процесс проверки описан на примере использования программного обеспечения KWP-D.

Итак, как проверить ЭБУ в домашних условиях:

В первую очередь используемый адаптер необходимо соединить с компьютером или ноутбуком, а также самим контроллером ЭСУД. Для этого один конец кабеля подключите к выходу на блоке, а второй — к USB-выходу на компьютере.
Далее, вам необходимо повернуть ключ в замке зажигания машины, но при этом двигатель запускать не нужно. Включив зажигание, на компьютере можно запустить диагностическую утилиту.
Выполнив эти действия, на экране компьютера должно выскочить окно с сообщением, которое подтверждает успешное начало диагностики неисправностей в работе контроллера. Если по каким-то причинам сообщение не появилось, нужно удостовериться в том, что компьютер успешно подключился к контроллеру

Проверьте качество подключения и соединения кабеля с блоком и ноутбуком.
Затем на дисплее ноутбука должна быть выведена таблица, где будут указаны основные технические характеристики и параметры работы транспортного средства.
На следующем этапе вам необходимо обратить внимание на раздел DTC (в разных программах он может называться по-разному). В этом разделе будут представлены все неисправности, с которыми работает силовой агрегат. Все ошибки будут демонстрироваться на экране в виде зашифрованных комбинаций букв и цифр

Для их расшифровки вам нужно зайти в другой раздел, который обычно называется Коды, либо воспользоваться технической документацией к своему авто.
В том случае, если в данном разделе нет ошибок, то вы теперь можете не переживать, поскольку мотор транспортного средства работает отлично (автор видео в домашних условиях — канал АВТО РЕЗ).

Все ошибки будут демонстрироваться на экране в виде зашифрованных комбинаций букв и цифр. Для их расшифровки вам нужно зайти в другой раздел, который обычно называется Коды, либо воспользоваться технической документацией к своему авто.
В том случае, если в данном разделе нет ошибок, то вы теперь можете не переживать, поскольку мотор транспортного средства работает отлично (автор видео в домашних условиях — канал АВТО РЕЗ).

Но такой вариант проверки наиболее актуален, если компьютер видит блок. Если же у вас возникли проблемы с подключением к нему, то вам потребуется электрическая схема устройства, а также мультиметр. Сам тестер или мультиметр можно купить в любом тематическом магазине, а электросхема контроллера ЭСУД должна быть в сервисном мануале. Саму схему нужно наиболее внимательно изучить, это потребуется для проверки.

В том случае, если контроллер ЭСУД будет указывать на определенный блок, а не демонстрировать беспорядочные данные, то в соответствии со схемой его нужно найти и прозвонить. Если точной информации нет, то единственным выходом будет диагностика всей системы, как мы уже сказали выше, одной из основных неисправностей считаются пробои.

После того, как пробой будет найден, необходимо произвести проверку сопротивления и точно выявить, в каком месте зафиксирован кабель. Вам нужно будет припаять соответствующий новый провод параллельно старому, если причина кроется в пробое, то эти действия позволят устранить неисправность. Во всех других случаях проблему смогут решить только квалифицированные специалисты.

Основные типы приводов и рулевых механизмов

Рулевой механизм.

предназначен для поворота управляемых колес с небольшим усилием на рулевом колесе. Что достигается за счет увеличения передаточного числа рулевого механизма. Однако передаточное число ограничивается количеством оборотов рулевого колеса. Если выбрать передаточное число с количеством оборотов рулевого колеса больше 2-3, то существенно увеличивается время поворотаавтомобиля, что является недопустимым в условиях движения. В следствии этого производят огрничение передаточного числа в рулевых механизмах в пределах 20-30, а для уменьшения усилия на рулевом колесе в рулевой механизм или привод встраивают усилитель.

Ограничение передаточного числа рулевого механизма также связано со свойством обратимости (способностью передавать обратное вращение через механизм на рулевое колесо). При больших передаточных числах увеличивается трение в зацеплениях механизма, свойство обратимости пропадает и самовозврат управляемых колес после поворота в прямолинейное положение оказывается невозможным.

Рулевые механизмы в зависимости от типа рулевой передачи разделяют на:

• • червячные,
• • винтовые,

• шестеренчатые.

Рулевой механизм с передачей типа червяк — ролик имеет в качестве ведущего звена червяк, который закреплен на рулевом валу, а ролик установлен на роликовом подшипнике на одном валу с сошкой. Для полного зацепление при большом угле поворота червяка, нарезку червяка выполняют по дуге окружности — глобоиде. Такой червяк называют глобоидным.

В винтовом механизме вращение винта, связанного с рулевым валом, передается гайке, заканчивающейся рейкой, зацепленной с зубчатым сектором, а сектор установлен на одном валу с сошкой. Данный рулевой механизм образован рулевой передачей типа винт-гайка-сектор.

В шестеренчатых рулевых механизмах рулевая передача образуется цилиндрическими или коническими шестернями, к ним же относят передачу типа шестерня-рейка. В последних цилиндрическая шестерня связана с рулевым валом, а рейка, зацепленная с зубьями шестерни, выполняет роль поперечной тяги. Реечные передачи и передачи типа червяк-ролик преимущественно применяют на легковых автомобилях, так как обеспечивают сравнительно небольшое передаточное число.

Рулевой привод.

Конструкции рулевого привода различают по расположению рычагов и тяг, составляющих рулевую трапецию, по отношению к передней оси. Если рулевая трапеция находится впереди передней оси, то конструкция рулевого привода называется передней рулевой трапецией, при заднем расположении — задней трапецией. Большое влияние на конструктивное исполнение и схему рулевой трапеции оказывает конструкция подвески передних колес.

При зависимой подвеске рулевой привод имеет более простую конструкцию, так как состоит из минимума деталей. Поперечная рулевая тяга в этом случае сделана цельной, а сошка качается в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля. Можно сделать привод и с сошкой, качающейся в плоскости, параллельной переднему мосту. В следствии этого продольная тяга будет отсутствовать, а усилие от сошки передается прямо на две поперечные тяги, связанные с цапфами колес.

При независимой подвеске передних колес схема рулевого привода конструктивно сложнее. В данном случае появляются дополнительные детали привода, которых нет в схеме с зависимой подвеской колес. Изменяется конструкция поперечной рулевой тяги. Она сделана расчлененной, состоящей из трех частей: основной поперечной тяги 4 и двух боковых тяг — левой и правой. Для опоры основной тяги служит маятниковый рычаг, который по форме и размерам соответствует сошке . Соединение боковых поперечных тяг с поворотными рычагами цапф и с основной поперечной тягой выполнено с помощью шарниров, которые допускают независимые перемещения колес в вертикальной плоскости. Рассмотренная схема рулевого привода применяется главным образом на легковых автомобилях.

Рулевой привод, являясь частью рулевого управления автомобиля, обеспечивает не только возможность поворота управляемых колес, но и допускает колебания колес при наезде ими на неровности дороги. При этом детали привода получают относительные перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на повороте передают усилия, поворачивающие колеса. Соединение деталей при любой схеме привода производят с помощью шарниров шаровых либо цилиндрических.

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.

Как диагностировать модуль рулевого управления Mercedes

Вам понадобится сканер, такой как Foxwell NT510 для Benz, iCarsoft MB II или Mercedes-Benz Star Diagnostics, чтобы назвать несколько.

1. Подключите сканер к диагностическому порту под приборной панелью.
2. Включить зажигание.
3. Перейдите в Mercedes> Выберите модель> Блоки управления .
4. Выберите Шасси , затем выберите ES – Электроусилитель руля .
5. Прокрутите вниз до чтения кодов и нажмите ввод. Просмотрите все коды. Запишите их для дальнейшего использования.
6. Если у вас есть только сохраненные коды, вернитесь и выберите Очистить коды , чтобы удалить их. Если коды присутствуют, устраните основную проблему.