ГУР или ЭУР?
Немного истории.
Довольно длительное время никто и не задумывался об усилителях руля. Автомобили были медленными, легкими и требования к комфорту были невысоки. Поэтому просто делали диаметр «баранки» больше, и водителю приходилось крутить огромный руль по пять-шесть оборотов от упора до упора. Никто не жаловался, и не заморачивался по поводу ГУР или ЭУР .
Но не все хотели заниматься силовыми упражнениями на работе и именно поэтому, первыми об облегчении управления задумались водители грузовиков.
Конструкторами был разработан специальный гидравлический механизм, который монтировался непосредственно в систему рулевого управления и упрощал вращение рулевого колеса. На этом полезность изобретения не заканчивалась. Уменьшились вибрации на руле и обратная связь от неровностей дороги. Так же, использование ГУР улучшило безопасность автомобиля: при повреждении шин передних колес стало легче удержать руль в заданной траектории движения.
С момента изобретения ГУРа прошло уже не один десяток лет, и этот механизм постоянно совершенствовался. Эволюционным шагом стало применение не гидравлики, а электрики в усилителе руля. Так был изобретен ЭУР, который сегодня очень популярен и устанавливается на различные модели автомобилей. Так в чем же отличия между этими двумя технологиями и все же ГУР или ЭУР, что лучше?
Гидроусилитель руля:
ГУР представляет собой систему из соединительных трубок низкого и высокого давления, в которых циркулирует масло, нагнетаемое в систему с помощью насоса. При повороте руля масло под давлением подается в рулевой механизм через распределитель, затем накачивается в гидроцилиндр, где создает давление на поршень, смещая его и облегчая усилие при повороте руля. Когда автомобиль движется по прямой, то масло из рулевого механизма оттекает обратно в бачок.
Преимущества ГУРа:
Дешевизна в производстве
Хорошая обратная связь с дорогой
Комфортно управлять, как на высокой, так и на низкой скорости
Недостатки ГУРа:
Нельзя долго держать в крайнем положении, возможна поломка
Необходимость обслуживания механизма, замена масла.
Дорогой ремонт при поломке
Создает дополнительную нагрузку на двигатель
Занимает много места под капотом
При поломке нельзя управлять автомобилем
Электроусилитесь руля:
Система из электродвигателя, электронного блока управления, датчиков крутящего момента и угла поворота руля. ЭУР не настолько громоздкий механизм, как ГУР, поэтому монтируется непосредственно на рулевой колонке или рулевой рейке. В отличие от ГУРа, где усилие на руле меняется при помощи циркулирующего в системе масла, ЭУР делает это посредством силы тока. ЭУР умеет рассчитывать усилие в зависимости от скорости движения автомобиля и угла поворота руля: если вы паркуетесь, то ЭУР будет работать по максимуму, а если движетесь на большой скорости, то электроусилитель будет прилагать минимум усилия для лучше остроты управления.
Преимущества ЭУР:
Хорошая связь с дорогой
Простота конструкции и обслуживания
Компактность
Острота управления на больших скоростях
При поломке можно управлять автомобилем
Недостатки:
Высокая стоимость
Требуется установка более мощного генератора
ГУР или ЭУР: преимущества и недостатки усилителей рулевого управления
Те, кто постигал азы водительского мастерства за рулем какой-нибудь «копейки» или «Москвича», наверняка до сих пор помнят, как сложно было управляться с рулем этих автомобилей. Но прогресс не стоит на месте, и сегодня редко найдешь модель автомобиля, не оборудованную усилителем рулевого управления, который в значительной степени упрощает руление. Какие виды усилителей бывают, в чем их преимущества и недостатки – об этом пойдет речь в данной статье.
Электрогидравлический усилитель руля
Усилитель усилителю – рознь
Первыми об облегчении управления рулем машины задумались производители грузовиков. Конструкторы разработали специальный гидравлический механизм, который монтировался в систему рулевого управления и упрощал вращение рулевого колеса. Но не только в этом заключалась польза изобретенного агрегата: в ущерб качеству «обратной связи» он помогал поглощать неровности дорожного покрытия (уменьшились вибрации на руле), что, в свою очередь, позволяло продлить срок службы узлов механизма рулевого управления. Кроме того, использование ГУР помогло улучшить безопасность автомобиля при повреждении шин передних колес: гидроусилитель способствует удержанию руля в заданной водителем траектории движения.
Примечательно, что подобный механизм, названный гидравлическими усилителем руля (ГУР), в советском автопроме впервые появился на легковом автомобиле – ГАЗ «Чайка».
ГАЗ 14 Чайка с ГУР
С тех пор прошел не один десяток лет, прежде чем гидроусилителями стали оснащать серийные модели российского производства. Впрочем, легковые автомобили иностранных брендов оборудуются гидроусилителями руля уже давно. По прошествии времени инженеры удостоверились в том, что конструкция гидравлического привода усилителя руля несовершенна и стали искать пути усовершенствования данного агрегата. Эволюционным шагом в этом направлении стало применение не гидравлики, а электрики — конструкторы изобрели электрический усилитель руля (ЭУР), который сегодня устанавливается на различные модели, бюджетные и дорогие, автомобилей. Каковы же особенности конструкции гидро- и электроусилителя руля?
Устройство ГУР
Гидроусилитель руля представляет собой систему из соединительных трубопроводов низкого и высокого давления, в которых циркулирует специальная жидкость, нагнетаемая в систему при помощи насоса. Жидкость ГУР находится в бачке, который соединен с насосом. При повороте руля жидкость под давлением подается в рулевой механизм через распределитель. Жидкость накачивается в гидроцилиндр, где создает давление на поршень, смещает его, тем самым облегчая усилие при повороте рулевого колеса. Когда автомобиль движется по прямой траектории, жидкость из рулевого механизма оттекает в бачок системы ГУР.
Электроусилитель руля представляет собой систему из электродвигателя, электронного блока управления (ЭБУ) и двух датчиков — крутящего момента и угла поворота руля. В отличие от гидроусилителя, ЭУР монтируется непосредственно на рулевой колонке или рулевой рейке, а передача крутящего момента происходит через торсионный вал, который встроен в систему рулевого управления. Если ГУР изменяет усилие на руле при помощи циркулирующей в системе жидкости, то электроусилитель делает это посредством силы тока. Например, при повороте руля усилие передается на рулевой механизм через торсионный вал. Датчик крутящего момента электроусилителя «улавливает» это действие и передает его в блок управления.
Устройство ЭУР
Там информация анализируется и ЭБУ определяет, какую именно силу тока нужно направить в электромотор, чтобы облегчить вращение рулевого колеса. Причем, усилие это рассчитывается в зависимости от скорости движения автомобиля и угла поворота руля: если водитель вращает рулем на месте или при парковке на малой скорости, привод ЭУР работает по максимуму, обеспечивая наиболее легкое вращение рулевого колеса. Если же поворот руля происходит на большой скорости, электроусилитель уменьшает силу крутящего момента, отчего управление становится острее.
Что лучше: ГУР или ЭУР?
Свои преимущества и недостатки есть у каждой из указанных систем.
Гидроусилитель рулевого управления является более громоздкой, но в то же время более дешевой в производстве системой, что в конечном итоге сказывается на стоимости автомобиля, оснащенного ГУР. Сегодня гидроусилителями рулевого управления оснащают в основном автомобили бюджетного класса и мощные внедорожники. Впрочем, в случае с внедорожниками использование ГУР поясняется тем, что такая система имеет большую, нежели у электроусилителя, мощность передачи крутящего момента на рулевой механизм. В этом заключается главное преимущество ГУР.
Недостатков у данного механизма больше. Во-первых, в автомобиле с гидроусилителем руля нельзя держать рулевое колесо в крайнем положении более пяти секунд, иначе произойдет перегрев масла в системе, что приводит к поломке ГУР. Во-вторых, гидроусилитель нуждается в периодическом обслуживании (раз в один – два года): необходимо менять жидкость, следить за уровнем масла в системе, проверять состояние приводов, целостность шлангов и насоса усилителя.
В-третьих, работа насоса гидроусилителя напрямую связана с двигателем, поэтому насос постоянно отбирает у мотора часть мощности, которая при прямолинейном движении, когда ГУР не задействован, расходуется впустую.
Насос ГУР Ford Focus 2
В-четвертых, в гидроусилителе нельзя настроить режимы работы механизма в зависимости от условий движения. В-пятых, ГУР обеспечивает хорошую информативность рулевого управления на малых скоростях, но на высоких «обратная связь» в значительной мере ослабевает. Впрочем, этот недостаток конструкторы устраняют за счет применения в механизме рулевого управления дополнительных узлов (рейки с переменным передаточным отношением).
В отличие от гидроусилителя руля, ЭУР является более прогрессивной системой, имеющей, однако, и свои недостатки. Так как их меньше, чем у ГУР, то сперва скажем о них. Во-первых, это более высокая стоимость, а во-вторых – меньшая, как указывалось выше, мощность электромотора, из-за чего данный тип усилителя в основном устанавливается на легковые автомобили. Впрочем, с каждым годом конструкция ЭУР совершенствуется, что позволяет нивелировать упомянутые недостатки.
ЭУР Лада Приора
К преимуществам ЭУР можно отнести, во-первых, простоту его конструкции, и, как следствие, обслуживания. Электроусилитель не имеет жидкостей, шлангов, насоса, которые нуждаются в периодическом осмотре и обслуживании. Единственное, за чем нужно следить – это за состоянием подшипников качения. Во-вторых, ЭУР компактнее, чем гидроусилитель, не занимает много места, а у некоторых моделей автомобиля устанавливается на рулевой вал в салоне, а не под капотом, что обеспечивает долговечность его эксплуатации (нет перепада температур и влажности, которые приходится испытывать узлам ГУР).
Установленный ЭУР от Приоры на ВАЗ 2109. Фото — Drive2
В-третьих, электроусилитель помогает экономить топливо, так как его мотор, в отличие от насоса гидроусилителя, начинает работать только при повороте руля, к тому же он не отбирает мощность у двигателя. В-четвертых, через ЭБУ можно настроить режимы работы электроусилителя в зависимости от условий, в которых эксплуатируется машины. В-пятых, рулевое колесо с электроусилителем можно сколько угодно держать в крайнем положении. И, наконец, управление автомобилем с ЭУР более острое при езде на больших скоростях, чем у ГУР, и более легко при езде на малых скоростях.
Штурвал по ветру: сравниваем усилители рулевого управления
Удовольствие от вождения конкретного автомобиля сложно описать словами, но можно попытаться объяснить его конструктивными особенностями. Если говорить об информативности рулевого управления, то кроме архитектуры шасси автомобиля в целом важную роль играет тип его усилителя.
Неинформативный, или «ватный», руль, его плохой самовозврат, слабая обратная связь с дорогой и так далее – все эти моменты зависят в первую очередь от конструкции рулевой системы. Основополагающую роль здесь играют потери на трение и паразитный момент инерции.
Эталонная система – гидравлический рулевой редуктор. Это механизм так называемого типа «винт — шариковая гайка». Зачастую его применяют на грузовом транспорте и автобусах, но раньше его также ставили и на дорогие седаны, например на Mercedes-Benz с кузовным индексом W124. Механизм отличается минимальным внутренним трением и дополнен гидравлическим усилителем. При повороте руля вращается входной вал редуктора с винтовыми канавками. Такие же сделаны и на внутренней части закрепленной на нем гайки. Вращение вала вызывает ее осевое перемещение. Внешняя часть гайки соединена зубьями с выходным валом редуктора. Таким образом, ее осевое перемещение вновь преобразуется во вращательное. Трение в паре «входной вал — гайка» снижено за счет циркуляции шариков в канавках. По сути, это подшипниковый узел.
Увы, с массовым приходом привычных рулевых реек внутренние трения неизбежно возросли, а с появлением электрических усилителей (электродвигателей) добавились еще и паразитные моменты инерции. С тех пор инженеры с переменным успехом пытаются привить современным механизмам ту эталонную информативность, присущую легковым рулевым редукторам.
Классический гидравлический усилитель руля (ГУР)
Даже в обычной механической рулевой рейке без усилителя есть приличное внутреннее трение. Больше всего потерь, как ни странно, в зубчатой паре «входной вал — рейка». Свое трение есть также в опорной втулке и сухаре. В случае рейки с гидравлическим усилителем сюда добавляются и сальники.
Дополнительные трения ухудшают самовозврат рулевого колеса и обратную связь с дорогой, делая руль ватным и неинформативным. Но инженеры отчасти нивелировали эти моменты. Они увеличили кастор на современных автомобилях (продольный наклон оси передних стоек) и поколдовали над гидравлической частью усилителя: изменили геометрию и характеристики золотниковых клапанов. Благо здесь бал правит только механика. Впрочем, человек, поездивший на легковом автомобиле с рулевым редуктором, все равно ощутит явную разницу.
При эксплуатации таких усилителей больше всего хлопот доставляет гидравлическая часть, например: течи сальников и внешних магистралей; износ насоса ГУР. Однако львиная доля проблем связана с неадекватным вмешательством. При банальной замене рулевых тяг сервисмены ленятся правильно установить пыльники, применяя вместо штатных металлических хомутов обычные пластиковые стяжки. В результате в рейку попадает влага, вызывая коррозию. В запущенных случаях ремонт будет уже невозможен и узел придется менять с сборе. Об этом мы подробно писали в материале про основные неисправности и ремонт рулевых реек. В целом, на сегодняшний день классический ГУР доставляет меньше всего хлопот и требует вменяемых затрат при ремонте по сравнению с остальными вариациями усилителей.
ЭГУР – электрогидравлический усилитель
ЭГУР – это лишь вариация схемы классического гидроусилителя с теми же самыми ощущениями при езде и проблемами в целом. Разница лишь в том, что вместо механического насоса применен электрический. В остальном это та же гидравлическая рейка и контуры. Однако при попытке копнуть глубже всплывает масса скрытых отличий, хороших и не очень.
В такой системе есть отдельный модуль управления. Беда в том, что он объединен в единый сборный узел с электромотором насоса и его гидравлической частью. На многих возрастных машинах герметичность такого бутерброда нарушается и в электронику попадает влага или даже само масло. Происходит это незаметно, и когда дело доходит до явных проблем в работе усилителя, то уже поздно пытаться что-то ремонтировать. Придется менять дорогостоящие элементы.
С другой стороны, у такой схемы со своим блоком управления, в отличие от классического ГУРа, есть важный плюс — своего рода «защита от дурака». Если по какой-то причине произойдет большая утечка масла из системы, то она сама отключит насос, предотвратив его скоропостижную смерть из-за работы на сухую. Как и в случае с классическим гидроусилителем, любая кровопотеря не влечет износа элементов в самой рейке.
Электрический усилитель (ЭУР), встроенный в рулевую колонку
С появлением элекрических усилителей в чистом виде к потерям на трение в рулевых механизмах добавился паразитный момент инерции. Вместо гидравлики и насоса пришли электродвигатели, встроенные в саму рейку или стоящие вне ее. Благодаря их вращению в ту или иную сторону осуществляется помощь при повороте руля. Однако ротор любого электродвигателя имеет свою массу и, следовательно, момент инерции. Поэтому его невозможно мгновенно остановить и изменить направление вращения. Электронике нужно время, чтобы адаптироваться. Этот момент выражается во временном дополнительном сопротивлении на руле, когда человек резко меняет направление его вращения на ходу.
Вдобавок большая часть схем усилителя с электромотором снабжена еще и червячным редуктором. В частности, это касается систем, где ЭУР встроен в рулевую колонку. Из-за этого дополнительно возрастают потери на трение. В результате информативность руля падает еще сильнее, чем в случае с гидроусилителем. Настроить электронику так, чтобы существенно нивелировать подобный недостаток, невозможно. Поэтому человек, пересевший с автомобиля с ГУРом за ЭУР, сразу почувствует разницу и, вероятно, будет разочарован.
В схеме с элементами усилителя в рулевой колонке мы имеем обычную механическую рейку. Простота ее конструкции гораздо предпочтительнее сложного и технологичного гидроузла. Однако и у этой медали есть обратная сторона. В случае возникновения внутренней коррозии обычная рейка будет молчать до последнего, пока валы катастрофично не сгниют и ремонтировать будет уже нечего. Гидравлический же узел очень быстро начнет течь из-за износа сальников, и восстановление будет стоить вменяемых денег.
В защиту такого типа ЭУРа можно добавить, что электронная часть в рулевой колонке отказывает крайне редко. А по ресурсу система, в целом, сопоставима с привычным гидравлическим собратом.
Что лучше: гидроусилитель или электроусилитель руля
Каждый современный автомобиль оснащен усилителем руля. Такая функция присутствует даже на бюджетных авто. Гидроусилитель руля может быть двух типов: гидравлическим или электрическим. Оба варианта актуальны, но чтобы сделать правильный выбор, следует разобраться в их особенностях.
Гидроусилитель руля (ГУР) и электрический усилитель руля (ЭУР) способствуют облегчению усилий, направленных для поворота руля. При общей цели, принцип работы обеих опций разный.
В гидроусилителе жидкость движется под давлением, в конструкции присутствует цилиндр с поршнем. Насос прокачивает масло в правую либо левую сторону, что приводит в движение поршень. Система работает даже на холостом ходу и в «нулевом» положении руля. В конструкции присутствует расширительный бачок на тот случай, когда уровень жидкости при повороте руля возрастает.
ЭУР работает без жидкости, в его конструкции нет бачка и насоса, работа осуществляется на основе электромотора, который подсоединяется к валу и толкает винт или шлицы в разные стороны. В работе задействовано несколько датчиков, которые извещают о положении руля, его направлении и скорости, а также частоту вращения коленвала и колес. На основе всех данных строится работа вала, его усилие и направление.
Оба усилителя работают по разной схеме. ГУР дает более естественные ощущения во время поездки, предоставляет большую информативность. Что касается ЭУР, то здесь обратная связь хуже, однако, плюс заключается в меньшем расходе топлива, поскольку питание осуществляется от иного источника – генератора.
Гидроусилитель требует большего внимания, водителю придется периодически контролировать уровень масла, наблюдать за шлангами, приводным ремнем. С ЭУР дело обстоит гораздо проще, все, что нужно делать, это раз в год проводить компьютерную диагностику.
Слабым местом в ГУР является насос, но его ремонт не доставляет хлопот. Гидроусилители руля хорошо изучены, они ремонтопригодны, при этом стоимость ремонта будет более экономной, чем в случае с ЭУР.
В ЭУР нередко сдает электроника, возникают сбои в программном обеспечении, в работе датчиков, нередко нарушается питание электроусилителя, изнашивается привод рейки, редуктора. Механические проблемы случаются редко, но если электромотор вышел из строя, то восстановлению он не подлежит.
В целом, гидроусилитель подходит тем, для кого управляемость машины является главным фактором, это идеальное решение для авто с пробегом более 200 000 км. Электроусилитель подходит для машин с пробегом менее 150 000 км, при этом экономия топлива важнее маневренности. Также следует учесть, что ЭУР является более передовой разработкой, поэтому немного превосходит гидроусилитель.
Из нашей следующей статьи вы узнаете, на что обратить внимание при покупке АКБ.