Устройство электроусилителя рулевого управления

Устройство электроусилителя рулевого управления

Повальное внедрение электроники во все системы и узлы автомобиля не обошло и рулевое управление. Так появился электроусилитель руля (ЭУР), который существенно превосходит гидроусилитель по удобству и точности управления, безопасности и экономичности.

Блок-схема работы ЭУР Состав системы ЭУР Устройство датчика крутящего момента ЭУР Блок управления ЭУР
В состав системы входит электродвигатель, сервопривод, датчики крутящего момента и угла поворота руля, блок управления. Опционно может устанавливатья датчик скорости вращения руля. Электродвигатель — современный, бесщеточный. Конструкция сервопривода может быть различной, в зависимости от типа автомобиля (об этом ниже). Датчик крутящего момента — основной датчик системы. В разрез рулевого вала встраивается торсион. Элементы датчика устанавливаются на разных его концах. Принцип его работы может быть различным (например, магнитный или оптический).

При повороте рулевого колеса происходит закручивание торсиона. Чем больше усилие — тем больше закручивается торсион. По величине изменения взаимного положения частей датчика оценивается величина приложенного усилия. Угол поворота руля также измеряется соответствующим датчиком. Кроме этого, блок управления получает данные о скорости автомобиля от системы ABS и об оборотах двигателя от контроллера. На основании этих параметров ЭБУ рассчитывает значение необходимого вспомогательного усилия на руле и подает на электродвигатель питание нужной величины и полярности. Электродвигатель через сервопривод либо вращает рулевой вал, либо перемещает рейку.

Вариантов конструктивного исполнения узлов ЭУР существует множество. Для примера рассмотрим электроусилители, производимые одним из лидеров рынка компанией ZF под маркой Servolectric. В зависимости от типа автомобиля различаются и применяемые ЭУР. На субкомпактных и компактных легковых автомобилях усилители устанавливаются на рулевую колонку, на автомобилях среднего класса вспомогательное усилие передается на рейку с помощью дополнительной шестерни, а на внедорожниках и легких коммерческих машинах применяется так называемая "параллельноосевая" (paraxial) конструкция.

На легких автомобилях большое усилие от ЭУР не требуется, поэтому и электродвигатель, и сервопривод получаются настолько компактными, что легко умещаются под рулем в салоне автомобиля. Заодно там же размещаются и датчики. Таким образом, вся конструкция надежно защищена от пыли, грязи и высоких температур подкапотного пространства, что благоприятно сказывается на надежности.

На среднеразмерных автомобилях устанавливается ЭУР с двумя шестернями. Через одну шестерню на рейку передается усилие от руля, а через другую — вспомогательное усилие от электромотора.
ЭУР для внедорожников и вэнов Устройство параллельноосевого привода

Чтобы создать большое дополнительное усилие применяется ЭУР параллельноосевой конструкции. Для преобразования вращательного движения электродвигателя в линейное перемещение рулевой рейки используется зубчатоременной привод и механизм "винт — гайка на циркулирующих шариках". Гайка, вращаемая зубчатым ремнем, через шарики перемещает ось рейки. Шарики циркулируют по резьбе, возвращаясь через специальный канал в гайке.

При любом конструктивном исполнении в случае поломки водитель может продолжать безопасно управлять транспортным средством благодаря наличию механической связи между рулем и управляемыми колесами.

▪Возможности и премущества

Главными преимуществами электроусилителя по сравнению с гидроусилителем являются экономичность и надежность. ЭУР не отбирает мощность у двигателя, что позволяет экономить от 0,4 л до 0,8 л на 100 км в зависимости от режима движения. Это, в свою очередь, снижает выбросы углекислого газа от 10 до 20г/км. ЭУР вступает в работу только при вращении руля, при движении по прямой он не потребляет энергии. Конструктивно электроусилитель компактнее и легче гидроусилителя и не требует обслуживания. Работа электроусилителя отличается более низким уровнем шума. Стоимость ЭУРа ниже, однако его ремонт обойдется гораздо дороже, потому что при поломке вышедшие из строя узлы меняются целиком.

Читайте также:  Прокладка между головкой и блоком

Электронная "сущность" ЭУР наделяет его широкими возможностями по настройке значения вспомогательного усилия в зависимости от условий движения и типа транспортного средства. Чем выше скорость — тем меньше усилие и "тяжелее" руль. При желании водитель может отключить ЭУР от датчика скорости кнопкой на панели приборов. В этом случае руль постоянно "легкий", что облегчает вождение в городских условиях. Одна и та же модель электроусилителя может быть легко программно перенастроена для разных моделей автомобилей. ЭУР обладает функциями автовозврата руля в "ноль" и автоматического удержания колес в среднем положении (например, при разном давлении в шинах).

Интеграция с другими электронными системами автомобиля позволяет использовать ЭУР для:

• Стабилизации автомобиля, например, при резком объезде неожиданно возникшего препятствия;
• Удержания автомобиля на полосе движения;
• Помощи при парковке.

Электрический усилитель руля (ЭУР) — электромеханическая система автомобиля, предназначенная для снижения управляющего усилия, прикладываемого к рулевому колесу. Другие названия Электромеханический усилитель руля (ЭМУР), Электрический усилитель рулевого управления (ЭУРУ)

Содержание

Устройство [ править | править код ]

ЭУР состоит из следующих основных элементов:

  • Рулевой вал с торсионным валом
  • Электродвигатель
  • Электронный блок управления (ЭБУ)
  • Датчик крутящего момента (бесконтактный)
  • Датчик положения ротора

Принцип действия электроусилителя руля:

Электроусилитель устанавливается на рулевой вал автомобиля, части которого соединены между собой торсионным валом, с установленным датчиком величины крутящего момента. При вращении руля происходит скручивание торсионного вала, регистрируемое датчиком момента.

На основании полученных с датчика момента данных, а также данных с датчиков скорости и оборотов коленвала, электронный блок управления вычисляет необходимое компенсационное усилие и подает команду на электродвигатель усилителя.

Варианты расположения ЭУР [ править | править код ]

1-й вариант:
Электродвигатель и редуктор расположены на рулевой колонке, полный момент выходит уже с вала рулевого колеса.

2-й вариант:
Редуктор установлен на самой рейке, что позволяет не перегружать рулевой вал и его сочленения.

Отличия от ГУР [ править | править код ]

Достоинствами ЭУР в сравнении с гидравлическим усилителем руля (ГУР) являются:

  • Простота конструкции и обслуживания. ГУР в отличие от ЭУР требует постоянного контроля уровня жидкости, обслуживания насоса.
  • Компактность механизма. ЭУР устанавливается на рулевой вал и не требует дополнительного места под капотом автомобиля.
  • Экономичность. Электродвигатель ЭУР включается только при вращении руля, в то время как насос ГУР работает постоянно, создавая дополнительную нагрузку на двигатель тем самым увеличивая расход топлива.
  • Простота настройки. Только изменяя программу ЭБУ возможно добиться различных режимов работы при различных обстоятельствах, как например, уменьшение компенсационного усилия при увеличении скорости автомобиля. В случае ГУР для этого потребуются дополнительные активные элементы в конструкции.

Недостатки ЭУР в сравнении с ГУР:

  • Малая (меньшая) мощность, обусловленная мощностью электрогенератора. ЭУР устанавливается только на лёгкие автомобили, недостаточная мощность не позволит использовать его на тяжелых внедорожниках или грузовиках, не опасаясь за нагрузку на бортовую сеть автомобиля и электродвигатель усилителя. В то же время, ЭУР потребляет сравнительно высокий ток от бортовой сети, создавая значительную нагрузку: так, например, ЭУР показанного выше Suzuki Wagon R может потреблять до 30 Ампер от бортовой сети, что составляет 40% мощности генератора (указанный ток — максимальный, на стоящей неподвижно машине, при езде меньше, а после 60 км/час ЭУР отключается вовсе, во избежание чрезмерной управляемости).
  • При тяжёлом режиме работы, например, при длительном движении по раскисшей грунтовой дороге электродвигатель ЭУР перегревается. Для предовращения его отказа блок управления начинает ограничивать максимальный ток, соответственно руль «затяжеляется», и в конечном итоге отключается совсем. Для восстановления нормальной работы необходимо остановить автомобиль на некоторое время, с целью охлаждения обмоток электродвигателя, после чего работоспособность восстановится.
Читайте также:  Можно ли обклеить машину пленкой

Недостатки, свойственные как ЭУР, так и ГУР, в сравнении с рулевым управлением без усилителя:

  • Возникновение опасности при движении в случае отказа обоих типов усиления руля (реакция водителя может быть недостаточной для своевременного обнаружения отказа системы усиления руля, если это произойдёт в момент поворота транспортного средства).

Одна из проблем, стоявших перед конструкторами с начала эпохи автомобилестроения – облегчить рулевое управление. Долгое время способ решения был один: увеличить диаметр руля и повысить передаточное отношение привода. Такой метод позволял относительно легко управляться даже с многотонными грузовиками. Требования к комфорту и эргономике почти не предъявлялись, поэтому то, что для маневрирования водителю приходилось делать 5-6 оборотов огромным рулем от края до края, во внимание не принималось. В наши дни инженеры нашли более изящный выход — электроусилитель руля.

Этот механизм при помощи электромотора создает вспомогательное усилие на рулевом валу при его повороте. Появился он относительно недавно и постепенно начинает вытеснять своих предшественников – гидро- и электро-гидроусилитель.

Устройство и принцип действия электроусилителя руля

Основными элементами системы являются бесщеточный электромотор, механическая передача (сервопривод), датчики угла поворота руля и крутящего момента и управляющий блок. Дополнительно механизм может оснащаться датчиком скорости вращения руля. Устройство сервопривода на разных типах автомобилей различается (подробнее об этом ниже).

Главный датчик в электроусилителе руля – датчик крутящего момента. Выполнен он следующим образом: в разрез рулевого вала встроен торсион, на концы которого устанавливаются элементы датчика, принцип действия которого может быть оптическим или магнитным.

Принцип работы электроусилителя руля следующий. С поворотом руля торсион на валу закручивается тем сильнее, чем больше прилагаемое усилие. Величина приложенного усилия оценивается по взаимному расположению частей датчика. Измеренное значение передается в блок управления. Второй датчик измеряет угол поворота руля и также передает измерения в управляющий блок, куда дополнительно поступают данные о скорости движения машины (от ABS системы) и оборотах двигателя (от контроллера). А на основании всей полученной информации, электронный блок управления рассчитывает величину вспомогательного усилия, и подает на электромотор напряжение нужной величины и полярности. Через сервопривод электродвигатель перемещает рулевую рейку или вращает рулевой вал.

При движении с небольшой скоростью, например, на парковке, когда приходится быстро поворачивать колеса из одного крайнего положения в другое, электромотор работает с максимальной мощностью, и обеспечивается так называемый «легкий руль». И наоборот, когда машина едет по трассе с высокой скоростью, руль поворачивается на небольшие углы, поэтому вспомогательное усилие минимально, руль получается более «тяжелым». Вдобавок, электроусилитель руля способен увеличивать реактивное усилие, которое возникает при повороте колес, помогая им вернуться в среднее положение.

Читайте также:  Куда отправиться в путешествие на машине

Нередко возникает необходимость в поддержании среднего положения колес, например, при сильных порывах бокового ветра или неодинаковом давлении в шинах, в подобных ситуациях блок управления обеспечивает постоянное корректирующее усилие. В программном обеспечении системы заложена и компенсация увода переднеприводной машины в сторону из-за разной длины валов привода колес.

Конструкция электроусилителя руля

Несмотря на общее устройство, конструктивно электроусилитель руля может быть выполнен различными способами в зависимости от того, на каком типе автомобилей он устанавливается.

На автомобилях малого класса ЭУР устанавливается на рулевую колонку. Они не нуждаются в большом усилии на руле, поэтому электромотор и механическая передача получаются компактными и помещаются в салоне авто под рулевым колесом. Там же размещаются и датчики. В результате устройство надежно защищено от пыли, грязи и высокой температуры, царящих в подкапотном пространстве, что наилучшим образом сказывается на сроке службы.

У машин среднего класса электроусилитель руля размещается на рулевой рейке, вспомогательное усилие на которую передается через шестерню.

Внедорожники и микроавтобусы, из-за большой массы, нуждаются в большом вспомогательном усилии, поэтому на них устанавливается электроусилитель руля параллельноосевой конструкции. Электродвигатель передает усилие при помощи зубчатоременной передачи и механизма «винт-гайка на циркулирующих шариках». Зубчатый ремень вращает гайку, а та, в свою очередь, через шарики перемещает рулевую рейку. Шарики циркулируют по резьбе и возвращаются по специальному каналу в гайке.

Независимо от варианта исполнения, электроусилитель руля устроен таким образом, что даже в случае его выхода из строя автомобиль останется управляемым, поскольку сохранится прямая связь рулевого вала с рейкой.

Преимущества ЭУР перед ГУР и ЭГУР

Водители автомобилей, на которых установлен гидро- и электро-гидроусилитель, вынуждены мириться с их многочисленными недостатками, а именно:

  • держать колеса в крайнем положении можно не более пяти секунд, иначе происходит перегрев масла в системе и выход ГУР из строя;.
  • необходимость в периодическом обслуживании (нужно контролировать уровень масла, менять его, следить за состоянием приводов, шлангов и насоса);.
  • на работу ГУР расходуется часть мощности двигателя автомобиля;.
  • устройство работает в одном режиме, независимо от условий движения;.
  • снижение информативности руля на высоких скоростях (частично этот недостаток устранен за счет применения рулевой рейки с переменным передаточным отношением).

Достоинствами электроусилителя руля являются надежность, экономичность и компактность. Его принцип действия основан на работе электромотора, поэтому и устройство намного проще. Электроусилитель руля приводится в действие не от силового агрегата автомобиля, к тому же работает только при работе рулем, благодаря этому экономится от 0,4 до 0,8 литра горючего в зависимости от стиля езды и дорожных условий. Электроусилитель руля не требует обслуживания, однако, в случае поломки неисправные узлы меняются целиком, поэтому стоимость ремонта значительно возрастает.
" alt="">
Пожалуй, самым главным преимуществом электроусилителя руля, можно считать возможность изменять вспомогательное усилие в зависимости от условий передвижения автомобиля, благодаря чему, достигается более острое управление на высоких скоростях, и более легкое на малых. Кроме того, одна и та же модель может применяться на различных машинах, а все, что потребуется – изменить настройки электронного блока управления.

Ссылка на основную публикацию
Установка уплотнителей дверей приора
Всем привет!Вот и у меня руки дошли до уплотнителей :) Цель — снижение попадания грязи и пыли на пороги и...
Управление машиной лицом не вписанным в страховку
В жизни любого автомобилиста были ситуации, когда необходимо было сесть за руль чужой машины. К сожалению, не все знают последствия,...
Управление отоплением нива шевроле
С наступлением холодов важно, чтобы обогревался салон автомобиля, создавая комфортные условия для водителя и пассажиров. В статье рассматриваются случаи, когда...
Установка усилителя шевроле круз
Решил кинуть4-х канальный усилитель на 4 штатные колонки. И знаете я остался доволен. Далее в планах:ФРОНТ: DLS B6A или Morel...
Adblock detector