Сравнение электроусилителя и гидроусилителя руля

ГУР и ЭУР решают одну задачу — помогают водителю поворачивать управляемые колёса автомобиля.

Гидравлические усилители руля производятся несколько десятилетий, но принципиальных изменений в их конструкции и свойствах за это время не произошло.

Электрические системы одним своим появлением на свет вызвали споры на тему «Что лучше: гидравлика или электрика?»

Попытаемся и мы поддержать эту дискуссию.

Электроусилитель рулевого управления

В ЭУР крутящий момент, создаваемый руками водителя на рулевом вале, усиливается электродвигателем и передаётся на управляемые колёса реечно-шестерёнчатым редуктором.

Электродвигатель питается от бортовой сети автомобиля и управляется электроникой.

Устройство и принцип работы электроусилителя руля

Существует несколько вариантов конструкций.

Рассмотрим самый известный и наиболее распространённый.

Его основные узлы и элементы:

• Электродвигатель.
• Рулевой вал из двух частей, соединённых торсионом.
• Исполнительный механизм (редуктор).
• Датчики крутящего момента и положения рулевого колеса.
• Электронный блок управления (ЭБУ).

Принцип действия:

Поворачивая рулевое колесо, водитель скручивает торсион, при этом две части датчика крутящего момента перемещаются относительно друг друга, величина и направление проходящего через датчик электрического тока изменяются. Одновременно изменяется и сигнал от датчика угла поворота руля. Эти параметры поступают в ЭБУ, вместе с показаниями системы ABS о скорости автомобиля и частоте вращения двигателя от контроллера ЭСУД. Процессор ЭБУ определяет величину и направление необходимого усилия и подаёт на электромотор напряжение необходимой полярности, изменяя величиной тока скорость вращения якоря и крутящий момент. Двигатель через редуктор вращает рулевой вал или перемещает рейку.

В упрощённых вариантах блок управления не связан с электронными системами управления двигателем и контроля скорости движения, режим работы электропривода зависит только от датчиков крутящего момента и поворота руля.

На автомобилях малого и среднего класса, где от ЭУР не требуются высокие мощности, электродвигатель с редуктором настолько компактны, что размещаются под рулевой колонкой в салоне машины, вместе с датчиками и блоком управления.

Существуют рулевые рейки с приводом от двух шестерён, одна из которых передаёт усилие от вала руля, другая — от электромотора ЭУР.

В рулевых устройствах вэнов, микроавтобусов и лёгких коммерческих грузовиков используются ЭУР параллельно-осевой конструкции с механизмом «винт — шариковая гайка». Электромотор вращает шариковую гайку с помощью зубчатого ремня. Шарики, обкатываясь по спиральным канавкам, двигают рулевую рейку.

Иногда электромотор встраивают непосредственно в рейку, её вал проходит сквозь статор, а якорь одновременно является шариковой гайкой. Такими агрегатами оборудуются «Тойота», «Лексус» и некоторые модели «Мазда».

Гидроусилитель рулевого управления

ГУР — гидравлическое устройство, в котором дополнительное усилие при повороте колёс создаётся исполнительным механизмом, связанным с насосом высокого давления.

Устройство и принцип работы гидроусилителя руля

Насос роторного или лопастного типа, установленный на блоке цилиндров двигателя, приводится во вращение ремнём от шкива коленчатого вала.

В автомобилях с рулевой рейкой, золотник-распределитель, в зависимости от поворота руля, направляет поток рабочей жидкости в ту или иную полости рабочего цилиндра, обеспечивая продольное перемещение поршня и рулевой рейки.

В конструкциях с рулевой трапецией золотник и поршень объединены в общем редукторе типа винт-шариковая гайка и при вращении рулевого вала поворачивают сошку рулевой трапеции.

Рабочее усилие ГУР не регулируется, подача насоса зависит от числа оборотов двигателя, давление жидкости может достигать 150 кг/см² и более.

Клапан, ограничивающий давление, установлен в корпусе насоса.

Основные элементы гидроусилителя:

• Бачок с рабочей жидкостью, с фильтром и сеткой-успокоителем.
• Насос роторного или лопастного типа.
• Клапан ограничения давления.
• Исполнительный механизм (рулевой редуктор или гидроцилиндр);
• Распределитель (золотник).
• Соединительные трубопроводы, шланги, рукава высокого давления.

Электрогидравлические усилители рулевого управления

ЭГУР — вариант классического гидроусилителя. Отличается тем, что насос высокого давления вращается собственным электродвигателем, а не от коленчатого вала мотора автомобиля. Все остальные элементы — распределительный и исполнительный механизмы, гидравлические магистрали — практически не изменились.

В ЭГУР электромотор с блоком управления, насос и маслобак объединены в единый модуль.

Электрогидравлическими усилителями оборудованы многие модели Renault, Nissan и GM.

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.

Проверить просто. На достаточно просторной площадке у стоящего автомобиля — с гидроусилителем в «рулёвке» — выверните колёса, отпустите руль и начинайте потихоньку двигаться. Сосчитайте, сколько кругов сделает машина, пока колёса сами не вернутся в исходное положение.

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.

Напоминаем: согласно «Основным положениям по допуску транспортных средств …» (ПДД РФ), эксплуатация автомобиля с неисправным усилителем рулевого управления запрещена.

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.

Краткие итоги

И всё-таки, какой усилитель лучше?

Ваш автомобиль не первый и вы имеете достаточный опыт управления — мы уважаем ваше мнение о различных типах усилителей руля и не будем его опровергать.

Вы собираетесь купить свой первый автомобиль? Машину с классическим гидроусилителем сейчас можно найти только на вторичном рынке. Рекомендуем приобрести недорогую модель с ЭГУР. Он, правда, требует контроля масла в бачке, но при любых поломках стоимость ремонта будет вполне приемлемой.

Предпочитающим беззаботное перемещение из точки А в точку Б, следует выбрать авто с ЭУР, встроенным в рулевую колонку. Такому усилителю нужен минимум забот и финансовых затрат.

Покупая престижный автомобиль со всеми «наворотами» в системах безопасности и управления, или уже имея такой, следует помнить одно — дорогими машинами дорого владеть.

Одним словом, думайте сами, решайте сами.