Электрогидравлический усилитель руля Servotronic: устройство и принцип работы

Главным преимуществом электрического привода рулевого управления относительно гидроусилителя является отсутствие гидравлики, а значит насоса гидроцилиндра, шлангов. Это позволяет уменьшить массу усилителя рулевого управления и объем занимаемый управлением в подкапотном пространстве.

Известно, что ряд факторов приводит к уводу автомобиля от прямолинейного движения, например разное давление воздуха в шинах, разная степень износа протектора, боковой ветер, поперечный уклон дороги. Применение электромеханического усилителя позволяет активно поддерживать возврат управляемых колес в среднее положение. Эта функция называется «активной самоустановкой» колес. Благодаря ее действию водитель лучше чувствует среднее положение рулевого управления, она облегчает также вождение автомобиля по прямой при воздействии на него различных внешних сил.

Если при движении по прямой на автомобиль действует боковой ветер или поперечное усилие, вызываемое уклоном дорожного полотна, усилитель создает постоянный поддерживающий момент, который освобождает водителя от необходимости создавать реактивные усилия на рулевом колесе.

Общее расположение агрегатов рулевого управления с электроусилителем на примере автомобиля Opel Corsa показано на рисунке:

Рис. Общее расположение агрегатов рулевого управления с электроусилителем: 1 – электроусилитель; 2 – карданный вал рулевого управления; 3 – рейка привода рулевого управления

Электроусилитель может приводить вал рулевого управления на рулевой колонке, шестерню привода рейки или непосредственно саму рейку.

Рис. Электроусилитель рулевого управления на примере автомобиля Opel Corsa: 1 – электродвигатель; 2 – червяк; 3 – червячное колесо; 4 – скользящая муфта; 5 – потенциометр; 6 – кожух; 7 – рулевой вал; 8 – разъем датчика момента на рулевом валу ; 9 — разъем питания электродвигателя

Разрез электроусилителя рулевого управления с приводом рулевого управления на рулевой колонке показан на рисунке:

Рис. Разрез электроусилителя рулевого управления: 1 – трехфазный синхронный электродвигатель; 2 – якорь; 3 – обмотка статора; 4 – датчик положения якоря; 5 – червячное колесо; 6 – рулевой вал; 7 – червяк

Электроусилитель через червячную передачу связан с валом рулевого управления. В зависимости от полярности напряжения питания электродвигатель вращается в ту или иную сторону, помогая водителю поворачивать колеса. Крутящий момент величиной силы тока, определяемой блоком управления действующим согласно заложенной в него программе и сигналам, поступающим от соответствующих датчиков.

Вал электродвигателя, при подаче на двигатель напряжения помогает поворачивать вал привода рулевого колеса через червяк и червячное колесо. Для поддержания постоянной обратной связи с дорогой входной и выходной валы электроусилителя соединены друг с другом через торсион. Приложение усилия к рулевому управлению как со стороны водителя, так и со стороны дороги приводит к закручиванию торсиона до 3-х градусов и изменению взаимной ориентации входного и выходного валов. Это служит сигналом для включения в работу электроусилителя. В зависимости от угла поворота рулевого колеса и скорости автомобиля электродвигатель подкручивает выходной вал, снижая усилие. Работает электродвигатель и при обратном ходе, он помогает возвращать колеса автомобиля и рулевое колесо в первоначальное положение.

Торсион при поворотах всегда остается немного скрученным, гарантируя тем самым на руле то усилие, которое необходимо водителю, чтобы чувствовать дорогу.

Один из датчиков находится на торсионе, соединяющем половинки разрезанного рулевого вала, и следит за его закручивани­ем. С ростом усилия на руле сильнее за­кручивается торсион – больший ток идет на электромотор усилителя, что соответст­венно увеличивает помощь водителю.

Второй датчик следит за скоростью автомобиля. Чем она меньше, тем эффективнее помощь в повороте рулевого управления и наоборот, а после 75 км/ч усилитель вообще выключается чтобы не создавать дополнительного сопро­тивления, редуктор и электро­мотор разъединяются.

Третий датчик контролирует частоту вращения коленчатого вала двигателя и следит, чтобы усилитель работал только одновременно с ним. Это делается в целях экономии электроэнергии, потому что электроусилитель может потреблять до 105 А.

Производитель автомобилей Ауди предлагают систему реечного электроусилителя с двумя шестернями.

Рис. Схема реечного электроусилителя с двумя шестернями: 1 – датчик момента на рулевом колесе; 2 – электронный блок управления; 3 – электродвигатель усилителя; 4 – шестерня усилителя; 5 ­– рейка; 6 – датчик угла поворота рулевого колеса; 7 – торсион вала рулевого управления; 8 – шестерня рулевого механизма

Усилитель действует на рейку рулевого механизма через шестерню 3, которая установлена параллельно с основной шестерней рулевого механизма 2. Шестерня усилителя 3 приводится от электродвигателя 4. Передаваемый на шестерню 2 рулевого механизма крутящий момент измеряется датчиком момента 1. Величина развиваемого усилителем крутящего момента устанавливается электронным блоком управления 5 в зависимости от момента на рулевом колесе, скорости автомобиля, угла поворота колес, скорости поворота рулевого вала и других вводимых в него данных.

Электродвигатель и редуктор размещены в общем алюминиевом корпусе 2. На конце вала двигателя нарезан червяк 3.

Рис. Червячная передача привода шестерни усилителя: 1 – электродвигатель; 2 – корпус; 3 – червяк; 4 – вал привода; 5 – демпфер

Червячная передача служит для привода шестерни усилителя. Между червячным колесом и шестерней установлен демпфер 5, который исключает резкое нарастание усилия на рейке при включении усилителя. Положение (угол поворота) ротора электродвигателя определяется с помощью датчика поворота 6. Этот датчик расположен под возвратным и скользящим кольцами подушки безопасности. Он установлен на рулевой колонке между подрулевыми переключателями и рулевым колесом. Датчик генерирует сигнал, соответствующий углу поворота рулевого колеса.

Основными деталями датчика угла поворота рулевого колеса являются кодирующий диск с двумя кольцами и фотоэлектрические пары, каждая из которых содержит источник света и фотоэлемент. На кодирующем диске предусмотрены два кольца: внешнее кольцо 1 с шестью фотоэлектрическими парами, которое служит для определения абсолютных значений угла поворота рулевого колеса, и внутреннее кольцо 2 – для определения приращений этого угла.

Кольцо приращений разделено на 5 сегментов по 72°. Оно используется в сочетании с одной фотоэлектрической парой. В пределах каждого из сегментов кольцо имеет несколько вырезов. Чередование вырезов в пределах одного сегмента не изменяется, а в отдельных сегментах оно отличается. Благодаря этому осуществляется кодирование сегментов.

Рис. Схема датчика угла поворота рулевого колеса: 1 – внешнее кольцо абсолютных значений; 2 – внутреннее кольцо приращений; 3 – фотоэлектрическая пара.

Датчик угла поворота рулевого колеса позволяет отсчитывать его в пределах до 1044°. Отсчет угла производится путем суммирования числа градусов. При переходе через метку, соответствующую 360°, датчик регистрирует завершение поворота на один полный оборот. Конструкцией рулевого механизма предусмотрена возможность поворота рулевого колеса на 2,76 оборота.

На рулевом колесе установлен датчик момента 3.

Рис. Датчик момента на рулевом колесе: 1 – рулевой вал; 2 – магнитное кольцо; 3 – чувствительный элемент датчика; 4 – вал шестерня; 5 – витой кабель; 6 – торсион

Действие этого датчика основано на магниторезистивном эффекте. На рулевом вале 1 установлено магнитное кольцо 2, которое жестко связано с верхней частью торсиона 6. Чувствительный элемент 3 датчика соединен с валом шестерни рулевого механизма 4 и связан таким образом с нижней частью торсиона. Сигнал снимается с датчика через витой кабель 5. Торсион закручивается точно в соответствии с усилиями, прилагаемыми к рулевому валу. При этом магнитное кольцо 2 перемещается относительно чувствительного элемента 3 датчика. В результате действия магниторезистивного эффекта изменяется сопротивление чувствительного элемента, величина которого определяется блоком управления.

Если системой управления обнаружен дефект датчика, она производит «мягкое» отключение усилителя. При этом усилитель не отключается полностью, а переводится на режим управления по резервному сигналу, который образуется в блоке управления из сигналов угла поворота рулевого вала и частоты вращения ротора двигателя усилителя.

Содержание

• 1 Электрогидроусилитель руля: принцип работы
• 2 ГУРы и ЭУРы: враги или коллеги
• 3 Принцип действия ЭУР
• 4 Отличия от других видов усилителей
• 5 Устройство и принцип работы ЭУР
• 6 Недостатки ЭУР
• 7 Преимущества устройства
• 8 Электрогидроусилитель руля рабочие параметры насоса:
• 9 Устройство электроусилителя руля: где искать и как работает
• 10 О дополнительных функциях электроусилителей
• 11 Устройство и основные компоненты
• 12 Схемы рулевого управления
• 13 Основные режимы
• 14 Неисправность EPS

Электрогидроусилитель руля: принцип работы

Рабочая жидкость наполняет резервуар, после переходит в насос ГУР по соединительному шлангу. При повороте руля блок управления подаёт питание на электродвигатель, который включается и начинает вращать вал насоса ГУРа с частотой, зависящей от скорости автомобиля и усилия приложенного к рулю. Так же питание подаётся на соответствующий электроклапан, в зависимости от направления поворота. Насос создаёт давление жидкости и передает ее через соответствующий клапан в гидроцилиндр. Гидроцилиндр энергией рабочей жидкости образует силу, пропорциональную давлению жидкости, которая движет поршнем и штоком, далее они повернут нужным образом колеса системой рычагов.

ГУРы и ЭУРы: враги или коллеги

Как и «гидрач» (ГУР), ЭУР (электроусилитель) создан для того, чтобы создавать дополнительное усилие на рулевой механизм, тем самым облегчая для водителя процесс управления автомобилем.

О первом типе усилителей уже есть публикация в нашем блоге, напомним лишь, что его главным элементом является гидроцилиндр, на который действует специальная рабочая жидкость, накачиваемая насосом.

Гидроусилители имеют уже достаточно долгую историю, чего не скажешь об электроусилителях, которые появились на арене автопрома сравнительно недавно. Несмотря на это, по мнению экспертов, ЭУРы через пару лет полностью вытеснят из недр легковых машин «гидрачи».

Принцип действия ЭУР

Электрический узел, чья задача – облегчить вращение рулевого колеса, состоит из следующих элементов:

• электродвигатель асинхронного типа;
• механический привод, соединяющий его с рулевым механизмом авто;
• собственный блок управления с датчиками.

В малолитражках, где требуется небольшое усилие для поворота колес, блок ЭУР небольших размеров устанавливается под приборной панелью. В автомобилях среднего класса электроусилитель руля под торпедо уже не поместится, а потому выносится в подкапотное пространство. В обоих случаях привод электродвигателя связан с валом рулевой колонки.

При управлении легковыми автомобилями больших размеров и тяжелыми внедорожниками нужно развивать большее усилие, чтобы поворачивать колеса. Поэтому в них задействован привод ЭУР, работающий напрямую с рулевой рейкой. Независимо от места расположения электродвигателя и его подключения к механизму, принцип работы электроусилителя руля остается неизменным. Он заключается в автоматическом включении электропривода и передаче дополнительного усилия на механизм при повороте водителем рулевого колеса. Величина крутящего момента, создаваемого усилителем, зависит от трех параметров:

• Угла поворота. Он измеряется датчиком, встроенным в рулевую колонку.
• Усилия на руле. Определяется специальным датчиком в виде скручивающегося торсиона, имеющего механическую связь с валом. Чем сильнее скручивается торсион, тем большее усилие развивает двигатель.
• Скорости движения. Эта информация поступает от контроллера, а он ее берет от датчика скорости.

Основываясь на этих показаниях, электронный блок управляет электроприводом в соответствии с ситуацией. При малой скорости движения, сильном скручивании торсиона и большом угле поворота (режим парковки или разворота) агрегат усилителя выдает максимальную мощность. Во время движения по прямой особой помощи водителю не требуется, потому ЭУР подключается минимально.

Отличия от других видов усилителей

Как отмечалось ранее, в отличие от обычного гидроусилителя руля, ЭГУР Servotronic имеет в составе электромотор, приводящий в движение насос (либо другое исполнительное устройство – электромагнитный клапан), а также электронную систему управления. Данные конструктивные отличия позволяют электрогидравлическому усилителю регулировать усилие в зависимости от скорости машины. Этим обеспечивается комфортное и безопасное управление автомобилем на любой скорости.

Отдельно отметим легкость маневрирования на малых скоростях, что недоступно обычному ГУР. На больших скоростях уровень усиления уменьшается, что позволяет водителю управлять автомобилем более точно.

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.

Недостатки ЭУР

На данный момент пока еще невозможно использовать ЭУР на тяжелых грузовиках, требующих большого усилия при вращении рулевого колеса. Для них гидроусилители руля остаются единственным и надёжным вариантом.

Еще следует отметить боязнь влаги. Вода и конденсат могут вывести из строя предохранители и электродвигатель. К недостаткам можно отнести все ещё высокую стоимость этой системы. В то же время она становится всё более популярной и распространенной.

Преимущества устройства

1. Надежность.
2. Возможность реализации автоматического управления автомобилем.
3. Простота обслуживания и бесшумная работа.
4. Экологическая и технологичность безопасность.
5. Возможность управления транспортным средством в случае выхода системы из строя.
6. Обеспечение легкости и плавности рулевого управления.
7. Обеспечение соответствия между углами поворота управляемых колес и руля.
8. Обеспечение пропорциональности между силами сопротивления повороту колес и усилием на рулевом колесе.

Электрогидроусилитель руля рабочие параметры насоса:

Допустимый зазор между составляющими частями — 0,005-0,001 мм. Отклонение от допустимого значения влечет за собой падение давления жидкости на холостом ходу и как следствие ощущение тугого руля и визг на поворотах. В зависимости от автомобиля рабочее давление — 150 Бар При эксплуатации ЭГУ руля возможны неисправности, при которых его эксплуатация невозможна. При включении зажигания блок управления производит тестирование электрической части. Если при этом обнаруживается неисправность, то происходит отключение ЭУР. При неисправности же насоса отключение не происходит, а ЭУР может работать частично, так как давление будет недостаточным.

Устройство электроусилителя руля: где искать и как работает

Устройство электроусилителя руля довольно простое, его центровым элементом выступает электродвигатель, как правило, асинхронного типа. В зависимости от того, где установлен моторчик, различают такие схемы этого узла:

• с расположением на валу рулевого колеса;
• с расположением на рейке рулевого механизма.

Первый вариант характерен для небольших автомобилей, например для малолитражек и прочих компактных легковушек. Им и так не нужно большое усилие на руле, поэтому усилитель имеет компактные размеры и может находиться прямо под баранкой в салоне.

С более массивными авто такой фокус не пройдёт, и у них ЭУР приводит в движение рулевую рейку при помощи дополнительной шестерни или шарико-винтового механизма.

Принцип работы электроусилителя основывается на слаженном взаимодействии трёх компонентов:

• входных датчиков;
• электронного блока управления;
• исполнительного устройства.

Для того чтобы ЭУР работал правильно ему нужно знать как и куда поворачивается руль, какая скорость у машины и в каком режиме функционирует двигатель.

Этой информацией блок управления снабжают соответствующие датчики. В зависимости от полученных данных, он выдаёт команду исполнительному устройству коим и является электромотор ЭУР.

 

Кстати, с появлением электроусилителей у инженеров просто таки открылось второе дыхание. Так, к примеру, эти устройства позволили внедрить системы автоматической парковки, расширить функционал систем курсовой устойчивости, аварийного управления, удержания полосы движения авто и прочие новомодные интеллектуальные технологии.

О дополнительных функциях электроусилителей

Устройство электроусилителя руля задумано таким образом, чтобы при необходимости электродвигатель мог поворачивать колеса автомобиля как одновременно с водителем, так и самостоятельно. Это дает простор для реализации дополнительных функций:

• автоматическое «подруливание» с целью удержания машины на прямой траектории;
• возврат колес в прямое положение после совершения маневра, ЭУР может это делать, когда водитель отпускает баранку после выполнения поворота;
• создание «тяжести» на рулевом колесе при разных режимах движения, чтобы сделать руль информативнее;
• выполнять автоматическую парковку без участия водителя.

В то же время ЭУР не препятствует прямому управлению колесами при заглушенном двигателе или поломке, механическая связь между ними и баранкой сохраняется.

Устройство и основные компоненты

Основные компоненты ЭГУР

ЭГУР Servotronic имеет в своем составе три основных компонента: электронную систему управления, насосный узел и гидравлический узел управления.

Насосный узел электрогидравлического усилителя состоит из бачка для рабочей жидкости, гидравлического насоса и электромотора для него. На этот компонент ставят электронный блок управления (ЭБУ). Отметим, что электрический насос бывает двух типов: шестеренчатый и лопастной. Простотой и надежностью отличается первый тип насоса.

Гидравлический узел управления включает в свой состав силовой цилиндр с поршнем и торсион (стержень, работающий на скручивание) с распределительной гильзой и золотником. Этот компонент интегрирован с рулевым механизмом. Гидравлический узел – это исполнительный механизм усилителя.

Читайте также:  Устройство и принцип работы рулевой рейки

Электронная система управления Servotronic:

• Входные датчики – датчик скорости, датчик крутящего момента на рулевом колесе. Если автомобиль оборудован ESP, то используется датчик угла поворота руля. Система также анализирует данные о частоте вращения коленвала двигателя.
• Электронный блок управления. ЭБУ обрабатывает сигналы от сенсоров, а после их анализа посылает команду исполнительному устройству.
• Исполнительное устройство. В зависимости от вида электрогидравлического усилителя исполнительным устройством может быть электромотор насоса либо электромагнитный клапан в гидравлической системе. Если установлен электродвигатель, то производительность усилителя зависит от мощности мотора. Если же установлен электромагнитный клапан, то производительность системы зависит от размера проходного сечения.

Схемы рулевого управления

Существует 3 схемы установки электроусилителя. В независимости от схемы общая конструкция электромеханического усилителя состоит из электродвигателя, механической передачи, двух датчиков и двух шестерней или параллельного привода.

1. ЭУР устанавливается на рулевую колонку. Это самый компактный вариант, при котором для поворота руля не требуется больших усилий. Сам электромотор и механическая передача помещаются под рулевым колесом. Огромным плюсом является нахождение в салоне, а не под капотом, тут устройство защищено от пыли и грязи, а это в свою очередь продлевает срок службы. Так же в случае выхода из строя устройства, Вам будет легко разобраться в принципе установки и поменять его своими руками, что сэкономит деньги. Данный вид крепления усилителя используют преимущественно на малом классе авто.
2. Установка на рулевую рейку. Так устанавливают усилитель преимущественно на микроавтобусы и внедорожники. Здесь требуется уже больше усилия, которое передается через шестерню. Ведь чем больше автомобиль, тем больше он весит и тем большее усилие нужно для поворота.
3. Устанавка на шариковинтовой механизм, где через ременную передачу усилие от электродвигателя передается на рейку. Данный способ обеспечивает наибольшее усилие электродвигателя при повороте. Так устанавливают электроусилитель руля на тягачи и автобусы.

Какой бы не был механизм установки электроусилителя руля, бывают сбои в блоке управление, при выходе из строя, он не блокирует поворот руля. И автомобиль можно спокойно отогнать в сервис, где его поменяют или отрегулируют.

Основные режимы

Электроусилитель руля имеет два основных режима. Они характеризуются скоростью движения автомобиля. В первом режиме при движении на малой скорости, например, во время парковки, когда необходима большая маневренность и руль приходится выворачивать до крайних положений то влево, то вправо, ЭУР прикладывает максимальное усилие к рулевому механизму, обеспечивая «легких руль». В этом режиме вращать рулевое колесо можно одним пальцем.

Напротив, при движении на больших скоростях руль становится «жестким», создавая эффект возврата колес в среднее положение. Это сделано в целях повышения безопасности движения.

Также есть режимы удержания автомобиля на дороге при сильном боковом ветре, при движении на колесах, имеющую разную степень накачки. Эти режимы достигаются благодаря специальным настройкам блока управления. На автомобилях бизнес и премиум класса наличие ЭУР позволяет реализовать опцию автоматической парковки.

Неисправность EPS

Пиктограмма неисправности EPS

Если на панели приборов загорелась контрольная лампа (значок, на котором находится руль с восклицательным знаком), то это говорит о неисправности EPS. Появление ошибки говорит о том, что электроусилитель не проходит самодиагностику при включении зажигания. Причиной неисправности могут быть множество факторов, например выход из строя какого-нибудь из датчиков, входящих в систему управления EPS. Хотя управлять автомобилем можно и без электроусилителя, но делать этого не стоит. Лучше обратится к специалистам.

Техническое устройство электроусилителя руля | 🚘Авто Новости Онлайн

19.04.2022

Усилитель рулевого управления необходим для того, чтобы водителю было легче вращать рулевое колесо во время движения. Электроусилитель руля компенсирует приложенные усилия, создавая дополнительный момент, что дает возможно вращать руль, стоя на месте.

Несмотря на то что в большинстве нынешних машин стоит гидравлический усилитель, чем дальше шагает автомобилестроение, тем чаще на машине можно встретить электроусилитель рулевого управления.

В сравнении с гидравлическим, устройство электрического имеет такие преимущества:

• Простота регулировки: все делается с помощью компьютера.
• Руль более информативен для водителя.
• Отсутствует гидравлика как таковая, что обеспечивает высокую надежность.
• На вращение руля затрачивается меньше энергии автомобиля, расходуется меньше топлива.

Электрический усилитель руля имеет еще одно важное преимущество перед гидравлической системой – возможность создания разных систем безопасности: курсовой устойчивости, автоматическое рулевое управление, помощник движения по полосе и др.

Теперь разберем подробнее принцип работы электроусилителя руля.

Устройство механизма

ЭУР может иметь устройство с разными вариантами компоновки:

Наиболее часто в автомобилях применяется ЭУР с наличием рейки. Встречается конструкция механизма с параллельным приводом, в котором есть две шестерни. Классическая конструкция рейки включает в себя электрический двигатель, механическую передачу и бортовой компьютер, который управляет всем этим. Устройство технически объединяет механическую часть с электрической в едином блоке. Принцип работы электроусилителя руля основывается на работе асинхронного электрического двигателя.

Принцип работы

Внутри блока механическая передача необходима для передачи того усилия, который создает ЭУР к рейке рулевого механизма. Внутри же электрического составляющего одна шестерня передает усилие от механизма к колесу, а другая от электромотора усилителя. Устройство здесь таково, что рейка имеет специальные выступы и зубья, которые потом приводят в движение колеса машины. Если же в вашей машине используется ЭУР с параллельным приводом, что также бывает нередко, то здесь вращательный момент передается с помощью ремня и винтового механизма. Здесь все немного сложнее с технической точки зрения, но не менее надежно.

Помимо всего этого, важно отметить, что здесь присутствуют еще и электронные датчики. Устройство электроники основано на работе двух датчиков: угла поворота руля и датчике крутящего момента на валу рулевого колеса. Электроусилитель руля, помимо этого, так же использует информацию от системы АБС и от бортового компьютера. Обработав полученную информацию, система анализирует происходящее и определяет, каким способом воздействовать на руль.

Режимы работы усилителя

ЭУР может осуществлять свою работу в таких режимах:

• Вращение рулевого колеса в обычных условиях.
• Движение на малой скорости.
• Подруливание на больших скоростях.
• Поддержание руля в ровном положении.

Основываясь на данных, полученных от датчиков и вспомогательных систем, усилитель решает, насколько увеличивать крутящий момент на валу рулевой рейки. Крутящий момент передается через специальный торсион к механизму. Количество этого момента меряется, основываясь на показания датчиков, о которых мы говорили выше.

Бортовой компьютер подает к рулю определенное количество крутящего момент, так как в разной ситуации его требуется разное количество. В зависимости от необходимости, электродвигатель увеличивает или уменьшает силу тока, что отражается на усилии, прилагаемом к рулю. Из этого следует, что поворот колес осуществляется за счет суммарного усилия электродвигателя и мышечной силы человека.

Когда водитель паркуется и ему нужно повернуть колеса на месте, то электродвигатель увеличивает силу тока, увеличивая крутящий момент. Максимальный крутящий момент соответствует легкости вращения рулевого колеса. Такой режим называется обычным.

Если же машина едет очень быстро и водителю необходимо лишь перестраиваться из полосы в полосу, подруливать по ходу движения, то здесь устройство не увеличивает крутящий момент, и водитель практически вручную вращает руль. Минимальное усилие электромотора на большой скорости крайне необходимо для обеспечения безопасности движения. Слишком чувствительный руль может привести к вылету в кювет.

Эксплуатация в городском режиме

Когда водитель большую часть времени ездит в городе, будет удобнее, если после поворота руль самостоятельно будет возвращаться в прямое положение. Так называемый активный возврат колес значительно упрощает вождение при интенсивном маневрировании. Если же предстоит длительное движение по прямой, то здесь поможет функция стабилизации. Она может автоматически поддерживать колеса в прямом положении – это актуально при неправильном развале-схождении колес или боковом ветре.

Нередко в электрических усилителях, специально созданных для переднеприводных автомобилей, предусмотрена программа, которая компенсирует увод машины, если были установлены приводные валы разной длины. В современных машинах электрика вовсе работает независимо от водителя – сама подруливает и возвращает колеса, помогает правильно парковаться.

Источник

Поделиться в социальных сетях

Вам может понравиться

Электроусилитель руля Evolution

Электроусилитель руля когда-то использовался в экзотических суперкарах с задним расположением двигателя. В конце 1980-х у многих автомобилей теперь были широкие передние шины, и было трудно проложить гидравлические линии от моторного отсека к передней части автомобиля и багажнику.

Многие из первых систем были электрогидравлическими с электродвигателем, приводящим в действие гидравлический насос. Со временем многие производители смогли прикрепить электродвигатель к рейке или рулевой колонке.

Эта технология в конечном итоге нашла свое применение в автомобилях и даже грузовиках. Но для этих автомобилей электроусилитель руля улучшил экономию топлива и упростил систему приводного ремня.

Диагностика систем рулевого управления с электроусилителем требует понимания напряжения, тока и нагрузок. Кроме того, технический специалист должен понимать, как модули и датчики работают вместе, чтобы определить уровень помощи.

Двигатель

В большинстве систем рулевого управления с электроусилителем используется трехфазный электродвигатель, питаемый постоянным напряжением с широтно-импульсной модуляцией. Двигатель бесщеточный и имеет диапазон рабочего напряжения 9 В.до 16 вольт. Трехфазные двигатели обеспечивают более быстрое и точное приложение крутящего момента при низких оборотах.

В двигателе используется датчик вращения, определяющий положение двигателя. В некоторых системах при замене модуля или замене схождения необходимо запрограммировать концевые упоры системы рулевого управления, чтобы двигатель не выталкивал рейку за пределы максимального угла поворота рулевого колеса. Это может быть дополнительным шагом помимо калибровки датчика угла поворота рулевого колеса. Мотор можно подключить к рулевой рейке или колонке. Сегодня все больше транспортных средств используют двигатели, которые крепятся к основанию рулевого механизма или на противоположном конце рейки.

Модуль

Модуль электроусилителя рулевого управления — это больше, чем просто печатная плата и разъемы в алюминиевом корпусе. Модуль содержит драйверы, генераторы сигналов и переключатели MOSFET, которые питают и управляют электродвигателем. Модуль также содержит схему контроля тока, которая измеряет ток, потребляемый двигателем. Монитор тока и другие входы для определения температуры двигателя с использованием алгоритма, учитывающего даже температуру окружающей среды.

Если система обнаружит состояние, которое может привести к перегреву двигателя, модуль уменьшит ток, подаваемый на двигатель. Система может перейти в отказоустойчивый режим, сгенерировать код неисправности и предупредить водителя сигнальной лампой или сообщением.

Входы датчиков

Измерение угла поворота рулевого колеса и скорости поворота обеспечивают важную информацию для систем рулевого управления с электроусилителем. Сканер обычно отображает эту информацию в градусах. Датчик угла поворота рулевого колеса (SAS) обычно является частью группы датчиков в рулевой колонке. Группа датчиков всегда будет иметь более одного датчика положения руля: некоторые группы датчиков имеют три датчика для подтверждения данных. Некоторые кластеры SAS и сенсорные модули подключены к шине локальной сети контроллеров (CAN). Модуль или кластер SAS могут быть подключены непосредственно к модулю ABS/ESC на шине CAN или могут быть частью общей сети CAN в петле, которая соединяет различные модули в автомобиле.

Датчик крутящего момента на рулевом колесе измеряет усилие на рулевом колесе, прикладываемое водителем, и обеспечивает точное управление электроусилителем рулевого управления. Он выполняет ту же функцию, что и золотниковый клапан в системе рулевого управления с гидравлическим усилителем.

Сеть

Система рулевого управления с электроусилителем обычно является частью высокоскоростной шины CAN автомобиля. В этой сети находится ECM для двигателя и ABS/система контроля устойчивости. Эти модули обмениваются информацией о скорости автомобиля, угле поворота руля и работе двигателя. Другая информация, такая как температура окружающей среды, передается через модули шлюза, такие как комбинация приборов.

Совместно используемая информация может использоваться для решения механических проблем, таких как рулевое управление с крутящим моментом, с которым сталкиваются автомобили с передним приводом. Модуль ECM может получать входные данные от педали дроссельной заслонки, указывающие на то, что водитель хочет полностью открыть дроссельную заслонку, когда автомобиль движется с малой скоростью. Эта информация может использоваться модулем рулевого управления с усилителем для добавления определенных уровней крутящего момента для противодействия рулевому управлению с крутящим моментом. Модуль ABS также может задействовать тормоза для управления автомобилем.

Программное обеспечение

Система рулевого управления с электроусилителем оснащена сложным программным обеспечением, которое может регулировать не только степень усиления, но и то, как водитель ощущает рулевое управление. Программное обеспечение также регулирует температуру двигателя. OEM-производители часто выпускают обновления для модуля рулевого управления с усилителем. Эти обновления могут помочь устранить периодически возникающие проблемы и коды, которые могут привести к включению индикатора и переходу системы в отказоустойчивый режим.

Возврат в центральное положение

Рулевое управление с электроусилителем может помочь вернуть рулевое управление в центральное положение после завершения поворота. Информация от датчика положения руля не позволяет системе «выйти за пределы» центрального положения. Эта функция имеет решающее значение для современных автомобилей с дисками большого диаметра. Функция возврата позволяет уменьшить положительный кастер, чтобы повысить устойчивость автомобиля и улучшить управляемость.

Амортизация неровностей 

Рулевое управление с электроусилителем помогает смягчить удары рулевого колеса, вызванные неровностями дороги. Он использует информацию о скорости и положении рулевого колеса для определения степени демпфирования. Иногда рулевое управление переходило в этот режим, когда автомобиль был припаркован с включенным двигателем, и водитель мог заметить небольшие движения руля.

Компенсация тягового усилия

Небольшое тяговое усилие, вызванное шинами, дорожной поверхностью и нагрузками, может быть устранено системой рулевого управления с электроусилителем. Мотор может помочь противостоять натяжению. Некоторые системы узнают, как транспортное средство тянет. В конце концов, система автоматически компенсирует. Эту полученную компенсацию можно сбросить с помощью сканирующего прибора.

Автономное рулевое управление

Благодаря более точным данным и более быстрым модулям электродвигатель на раме делает гораздо больше, чем просто помогает водителю. С помощью всего нескольких дополнительных датчиков и нового программного обеспечения автомобиль может стать самоуправляемым.

Параллельная парковка невозможна? Установите несколько датчиков приближения в бамперы, которые можно использовать для системы помощи при парковке, которая может параллельно парковать автомобиль. Все, что нужно сделать водителю, это нажать на газ и тормоз.

Добавьте передние и задние камеры и датчики приближения к боковым зеркалам, и вы получите систему выезда за пределы полосы движения, которая может определять, когда транспортное средство съезжает с полосы движения. Мягкие системы могут трясти колесо, как будто они ударяются о воображаемую полосу грохота; более агрессивные системы могут принять меры и направить автомобиль обратно в полосу движения.

Диагностика

Системы рулевого управления с электроусилителем, как правило, не могут быть отремонтированы путем подбрасывания деталей к проблеме. Замена стойки и модуля может быть очень дорогой. Датчики угла поворота рулевого колеса и крутящего момента трудно поменять местами из-за их расположения на рулевой колонке.

Наилучший подход к диагностике этих систем — просмотр входных данных, кодов и сети с помощью сканирующего прибора еще до физического осмотра компонентов. Вам необходимо просмотреть данные с датчиков, чтобы убедиться, что они не дают ошибочной информации. Кроме того, посмотрите на другие модули на шине CAN, чтобы убедиться, что они обмениваются данными. Отсутствующие части данных, такие как скорость автомобиля или рыскание, могут привести к тому, что система перейдет в отказоустойчивый режим.

Рулевое управление нового поколения с усилителем

Ford, Audi, Mercedes-Benz, Honda и GM внедряют системы рулевого управления с переменным передаточным отношением на некоторых платформах. Некоторые автопроизводители также называют это адаптивным рулевым управлением.

Рулевое управление с переменным передаточным числом изменяет взаимосвязь между действиями водителя на рулевом колесе и степенью поворота передних колес. При рулевом управлении с переменным передаточным числом передаточное отношение постоянно изменяется в зависимости от скорости автомобиля, оптимизируя реакцию рулевого управления в любых условиях.

На более низких скоростях, например, при въезде на парковку или при маневрировании в ограниченном пространстве требуется меньше поворотов рулевого колеса. Адаптивное рулевое управление делает автомобиль более манёвренным и легче поворачивает, так как больше направляет руль на опорное колесо.

На высоких скоростях система оптимизирует реакцию рулевого управления, позволяя автомобилю более плавно реагировать на каждое нажатие рулевого колеса. Системы Ford и Mercedes-Benz используют прецизионный привод, расположенный внутри рулевого колеса, и не требуют внесения изменений в традиционную систему рулевого управления автомобиля.

Привод представляет собой электродвигатель и систему зубчатых передач, которые могут существенно увеличивать или уменьшать действия водителя на рулевом колесе. Результатом является лучшее вождение на всех скоростях, независимо от размера или класса автомобиля.

Принципы работы электронного усилителя рулевого управления

См. другие советы по автомобилю

Что вы чувствуете, когда крутите руль при повороте? Легко ли крутишь руль? Если вы можете легко поворачивать рулевое колесо, когда автомобиль стоит или движется, то можете быть уверены, что ваш автомобиль оснащен функцией гидроусилителя руля. Если вы чувствуете тяжесть при повороте руля, значит, ваш автомобиль еще не оснащен системой усилителя руля. Обычно автомобили, в которых не использовался гидроусилитель руля, — это старые автомобили, выпущенные в 1950-х по 1970-е годы.

Усилитель рулевого управления — это функция транспортных средств, предназначенная для облегчения работы водителя при повороте автомобиля, когда он стоит или движется на низкой скорости. Усилитель руля на автомобилях старого типа использует гидравлическую энергию, где насос усилителя руля будет работать, когда двигатель работает, даже если автомобиль не движется. Это приводит к потере мощности двигателя, поскольку частота вращения двигателя используется для привода насоса гидроусилителя рулевого управления, а частота вращения двигателя увеличивается, что приводит к снижению эффективности использования топлива. Для повышения эффективности использования топлива и снижения нагрузки на двигатель была разработана система рулевого управления с усилителем, работающая от электроэнергии, которая стала известна как электронное рулевое управление с усилителем (EPS).

Электронный усилитель руля (EPS) — это система, используемая в новейших автомобилях и состоящая из мехатронной схемы, которая помогает водителю контролировать направление движения автомобиля в системе рулевого управления. Разница в EPS заключается в движущей силе рулевого управления. Если гидроусилитель руля использует гидравлическую энергию, EPS использует электродвигатель для управления рулевым колесом. Принцип работы
EPS

Читайте также: Принцип работы адаптивного круиз-контроля

В автомобилях с системой EPS принцип работы заключается в использовании электродвигателя для перемещения рулевой тяги в зависимости от угла поворота рулевого колеса и скорости автомобиля.
Электродвигатель EPS получает питание от аккумулятора для вращения электродвигателя EPS, в то время как система гидроусилителя руля использует вращение двигателя для привода насоса, чтобы производить жидкость для гидроусилителя руля под высоким давлением, которая затем направляется к рулевой рейке, которая подключен непосредственно к колесам с обеих сторон, поэтому при повороте руля будет ощущаться легкость.

Однако EPS не всегда будет работать постоянно, EPS отключается, когда автомобиль движется с высокой скоростью. Через информацию от датчика скорости автомобиля, когда автомобиль движется с высокой скоростью (более 80 км/ч), датчик информирует систему. Это сделано для повышения безопасности при движении автомобиля на высокой скорости, из-за чего рулевое колесо становится тяжелее.