31Мар

Принцип работы электроусилителя руля: Электроусилитель рулевого управления (EPS): устройство и принцип работы

Содержание

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.

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.

В чем разница между гидро- и электроусилителем руля?

Конструктивная схема гидроусилителя руля

Существует три основных типа рулевых механизмов. Один из вариантов опытные автомобилисты хорошо знают по старым моделям Жигулей. Называют его «червяк-ролик». Это название он получил потому, что действие его основывается на применении червячной шестеренчатой пары.

Этот механизм исчез после появления автомобилей с рулевым приводом. У таких автомобилей более сложное устройство.

Более современный аналог червяной передачи — реечная конструкция. Такой механизм легче других и хорошо подходит для переднего привода. Он обеспечивает точность и для водителя легкость рулевого управления.

В подавляющем числе используют сейчас реечный тип передачи рулевого усилия. А пикапы, большие внедорожники и грузовые автомобили используют устройства с винтом и гайкой.

Сегодня большая половина российских водителей использует усилитель руля. Главное преимущество заключается в облегчении работы рук при парковке, меньше приходиться крутить руль. Также усилитель ослабляет передачу ударов на руль от неровностей дороги.

К недостаткам относят отсутствие реактивного усилия. В таком случае виной чаще всего выступает гидроусилитель (ГУР). Он убирает толику возвращающего усилия, а именно она помогает водителю точно ощущать траекторию автомобиля.

Передача вращения руля на передние колеса посредством электроусилителя

Гидроусилитель, как правило, устанавливается вместе с рулевым механизмом. Такой усилитель называют интегральным. В иномарках в качестве рабочей жидкости используют тоже масло, что и в коробке передач. Подобный усилитель, когда автомобиль находиться в состоянии покоя или же движется по прямой, то есть, когда отсутствует нагрузка на рулевом валу, масло не расходует, оно сливается назад в бачок. Когда же водитель совершает маневр, то торсион закручивается сильнее, в связи с сопротивляемостью колес. При этом золотник открывает свои каналы и в исполнительное устройство направляется масло.

Также существуют и электроусилители руля. К их преимуществам относят:

  • 1. Обороты двигателя не влияют на усилитель.
  • 2. Самонастройка в автомобиле усилителя руля происходит с соотношением скорости движения.
  • 3. Температурные перепады не влияют на работу усилителя.
  • 4. У таких усилителей не предусматривается наличие в конструкции таких элементов, как шланги, сальники, жидкости и ремни. Это обеспечивает их повышенную надежность.
  • 5. Обслуживание им не требуется, так как замена или же доливка рабочей жидкости не производится.
  • 6. Разница между вращением руля в правую и левую сторону отсутствует.
  • 7. В отличие от гидроусилителя, электроусилитель руля использует энергию только при вращении руля.

Сравнение типов автомобильных усилителей руля:

Электроусилители рулевого управления | Усилители

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.

Устройство гидроусилителя и электроусилителя руля -

Долгое время средство для уменьшения усилия на руле было одно: сделать побольше передаточное отношение привода и диаметр баранки. В данной статье мы рассмотрим устройство гидроусилителя руля (ГУР) и электроусилителя руля (ЭУР), а также как они работают.

Типы рулевого механизма

Сначала — о самих рулевых механизмах, которых насчитывается три типа. Один из них, хорошо знакомый по "Жигулям", носит название "червяк-ролик" из-за того, что его действие основано на использовании червячной шестеренчатой пары.

Такой механизм сошел со сцены, уступив место в рулевых приводах автомобилей классической компоновки более сложным устройствам. Полное их название - "винт-шариковая гайка-рейка-сектор".

С распространением на легковых автомобилях переднего привода, получил распространение тип рулевого механизма - "шестерня-рейка" или попросту реечный. Механизм "шестерня-рейка", будучи легче и технологичнее других механизмов, идеально подходит для переднеприводной компоновки и подвески McPherson, обеспечивая большую легкость и точность рулевого управления.

Теперь подавляющее большинство механизмов на легковых автомобилях - реечные. А грузовые машины, пикапы и большие внедорожники в основном по-прежнему довольствуются устройствами с винтом и гайкой.

Недостатки рулевого усилителя

Неоспоримое преимущество рулевого усилителя - облегчение работы рук при парковочных маневрах, когда приходится совершать много оборотов баранки при максимальном усилии. Но усилитель обладает еще одним полезным свойством - он ослабляет передачу на руль ударов от неровностей дороги.

А недостатки? Владельцы автомобилей с ГУР часто жалуются на отсутствие или нехватку реактивного усилия на руле. Увы, в этом чаще всего виноват гидроусилитель - он слишком активно помогает водителю, убирая ту толику возвращающего усилия, которая и обеспечивает "чувство автомобиля".

Задача конструкторов при разработке и настройке ходовой части оказывается сложной. Ведь чтобы добиться хорошей информативности рулевого привода и одновременно не сделать баранку слишком тугой, нужно увязать воедино массу факторов: производительность насоса, геометрию передней подвески и углы установки колес, параметры задней подвески, характеристики шин и даже жесткость кузова на скручивание. Поэтому немудрено, что безупречные с этой точки зрения автомобили попадаются очень редко. Впрочем, многие фирмы специально жертвуют информативностью в пользу комфорта.

Еще одна задача, которая стоит перед конструкторами, - сделать так, чтобы на маленькой скорости руль был легким, а на большом ходу становился более упругим и информативным. В гидроусилителях, на помощь золотнику приходит электрогидравлический модулятор давления - с ростом скорости по сигналу от управляющего блока он ограничивает давление в рабочем контуре, и помощь гидроусилителя сходит на нет.

Существует еще один вариант решения - приводить насос гидроусилителя не от коленчатого вала двигателя, а от электромотора. Тогда, с помощью электроники изменяя частоту вращения электропривода, можно варьировать производительность насоса как угодно. Такая схема применяется в гидроусилителях автомобилей А-класса. Правда, заманчивая идея на прямой вообще отключать насос, чтобы экономить топливо (на привод гидронасоса уходит несколько лошадиных сил), на практике неосуществима — при резком отклонении баранки давление не успеет возрасти так быстро, и руль может "закусить".

Гидроусилитель руля - ГУР

Исполнительный механизм гидроусилителя легкового автомобиля, как правило, выполнен заодно с рулевым механизмом - такие усилители называются интегральными. В качестве рабочей жидкости в гидроусилителях иномарок используется масло ATF - то же, что и в автоматических коробках передач.

Реечный рулевой механизм с гидроусилителем. Если рулевые тяги, как здесь, располагаются по бокам рейки, то поршень размещается посередине корпуса. А если тяги крепятся к центральной части рейки, то поршень выносят вбок.

Роторный или аксиально-поршневой насос, приводимый ремнем от коленчатого вала, засасывает из бачка масло и нагнетает под высоким давлением в 50-100 атм в золотниковый распределитель. Задача распределителя - отслеживать усилие на руле и строго дозировано помогать поворачивать управляемые колеса. Для этого используют следящее устройство - чаще всего это торсион, встроенный в разрез рулевого вала.

Когда машина стоит или едет по прямой, то усилия на рулевом валу нет, и торсион не закручен — соответственно, перекрыты дозирующие каналы распределителя, а масло сливается обратно в бачок. Водитель поворачивает руль, колеса сопротивляются - торсион закручивается тем сильнее, чем больше усилие на руле. Золотник открывает каналы и направляет масло в исполнительное устройство.

В реечном механизме масло подается в корпус рейки — в ту или иную сторону от поршня, связанного с рейкой, и подталкивает ее вправо или влево. Когда баранка уже повернута до упора, срабатывают предохранительные клапаны, сбрасывая давление масла и сохраняя детали механизма от повреждения.

Электроусилитель руля - ЭУР

Это электроусилители, в которых не осталось никакой гидравлики! На торсионе следящего устройства стоит датчик, и в зависимости от его сигнала электроника подает ток нужной полярности и силы на обмотки электромотора, связанного с рулевым механизмом через червячную передачу. А по сигналам от датчика скорости можно изменять характеристику усилителя в соответствии с любой заложенной в память блока зависимостью.

Преимущества электроусилителя:

независимость работы усилителя от оборотов двигателя автомобиля

информативность (самонастройка усилителя руля к скорости автомобиля)

независимость работы усилителя руля от температурных перепадов

экономичность

надежность (отсутствие шлангов, ремней, сальников, жидкостей)

не требует обслуживания (замены, доливки рабочей жидкости)

на порядок выше симметричность руля (отсутствие разницы вращающего усилия в левом и правом вращениях руля)

Усилитель руля потребляет энергию только при вращении руля, в отличие от гидроусилителя, когда рабочая жидкость всегда гоняется по трубам, на что тратится дополнительная энергия. Коэффициент полезного действия электродвигателя намного выше КПД гидронасоса.

1 - вариант для автомобилей малого класса — усилитель встроен в рулевую колонку 2- вариант для автомобилей среднего класса 3- вариант для автомобилей большого класса — электропривод усилителя интегрирован с рулевой рейкой

Электроусилитель в зависимости от полной массы и компоновки автомобиля может встраиваться в различные звенья рулевого управления. 1 — рулевая колонка; 2 — электроусилитель с червячной передачей и электронным блоком управления; 3 — промежуточный вал; 4 — реечный рулевой механизм; 5 — следящее устройство с торсионом; 6 — блок управления; 7 — электропривод с механизмом винт—шариковая гайка—рейка

Рулевой механизм с переменным отношением

А нельзя ли изменять еще и передаточное отношение? Ведь около нулевого положения баранки, когда едешь по прямой на высокой скорости, излишняя острота рулевого управления - мешает, заставляя водителя напрягаться. А при парковке или развороте, наоборот, хотелось бы иметь передаточное отношение поменьше — чтобы поворачивать руль на как можно меньший угол.

Фирма ZF использует зубья рейки с переменным профилем: в около нулевой зоне зубья треугольные, а ближе к краям — трапецеидальной формы. Шестерня входит с ними в зацепление с разным плечом, что и помогает немного изменить передаточное отношение. 

И это ещё не всё. Уже сейчас на некоторых машинах, установлена система активного руления - Active Steering. Она позволяет изменять передаточное отношения рулевого механизма. Например, когда Вы едите по скоростному шоссе, руль должен быть чувствительным, а вот при парковке хотелось бы поменьше вращать баранку.

Электроусилитель руля • DRIVER'S TALK

Содержание статьи:

В этой статье я расскажу про электроусилитель руля (ЭУР): из чего состоит ЭУР, принцип работы ЭУР, плюсы и минусы ЭУР по сравнению с ГУР.

Электроусилитель руля — это электромеханическая система автомобиля, которая предназначена для облегчения поворота руля. Несмотря на то, что гидроусилитель руля удобен в применении, давно изучен и хорошо зарекомендовал себя, конструкция ГУР все-таки не совершенна.

Инженеры нашли новые более современные конструкции рулевого управления и изобрели электрический усилитель руля (ЭУР), который исправил недостатки гидравлической конструкции в рулевом механизме, заменив гидравлику на электрику.

Электроусилитель руля

Электроусилитель руля имеет еще несколько названий: электрический усилитель рулевого управления (ЭУРУ), электромеханический усилитель руля (ЭМУР). Сегодня электроусилитель руля устанавливают на различные классы автомобилей, как в бюджетном, так и в дорогом (люксовом) сегменте машин, постепенно вытесняя ГУР. ЭУР пока что редко устанавливают на тяжелых автомобилях, работающих в сложных условиях и большой грузоподъемности, гидравлика там пока еще рулит.

Упрощенно электроусилитель руля состоит из датчиков (контролирующих угол поворота руля), электронного блока управления (ЭБУ) и исполнительного устройства (электродвигатель).

А конструктивно электроусилитель зависит от типа автомобиля и его массы. То есть, чем больше автомобиль, чем больше его масса, тем больше усилия требуется для вращения руля, и от этого зависит конструкция (ЭУР). На малом классе машин электроусилитель руля устанавливают на рулевую колонку, так как авто не нуждается в большом усилии на руле.

Средний класс авто: на таких машинах требуется более сильное усилие, и ЭУР устанавливают на рулевую рейку, а усилие передается через шестерню.

Класс внедорожников, пикапов, микроавтобусов, минивэнов: у этих автомобилей из-за большой массы требуется так же большое усилие на руле. Электроусилитель руля устанавливается параллельно осевой конструкции. Электродвигатель ЭУР передает усилие на механизм, а тот, в свою очередь, перемещает рулевую рейку.

Принцип работы

Вне зависимости от конструктивных особенностей электроусилителя принцип работы (ЭУР) следующий:
При движении автомобиля с небольшой скоростью (в пробке, во дворе, на парковке) водителю приходится быстро поворачивать колеса из одного крайнего положения в другое. В этом случае электроусилитель руля обеспечивается так называемый «легкий руль». Вы можете легко вращать руль одним пальцем. Когда вы едете с высокой скоростью, то вы вращаете руль на небольшие углы.

В этом случае электроусилитель руля создает обратную связь (подробнее в ГУР), и руль получается тяжелым. Электроусилитель руля так же создает обратную связь и способен вернуть колеса в среднее положение (когда вы входите в поворот, а на выходе руль самостоятельно возвращается в среднее положение).

В электронном блоке управления электроусилителя существуют так же программы стабилизации, поддержании среднего положения колес при сильных порывах бокового ветра, при различном давлении в шинах, а так же парковочный ассистент (автопарковщик).

Автопарковщик осуществляет руление и автоматически направляет автомобиль в нужное, свободное, парковочное место. Водителю же остаётся лишь нажимать педали акселератора, сцепления и тормоза.

Плюсы электроусилителя руля (ЭУР) в отличие от гидроусилителя руля (ГУР).

Главный плюс электроусилителя — это хорошая обратная связь водителя с дорогой. Управление автомобилем с ЭУР более острое при езде на высоких скоростях, чем у ГУР, и более легкое при  парковках. Так как ЭУР использует в своей работе электричество сети автомобиля, то нет дополнительной нагрузки в виде ременных приводов на двигатель автомобиля (меньше отбирает мощность).
В системе нет жидкости (не чему замерзать, кипеть), поэтому работает электроусилитель при любых температурах. Занимает меньше места по сравнению с ГУР и не требует периодического технического обслуживания (осмотр ремня, уровня жидкости, потеков).

Единственное, за чем нужно следить – это за состоянием подшипников. ЭУР — помогает экономить топливо, так как его мотор, в отличие от насоса ГУР, работает только при повороте руля (у ГУР насос постоянно вращается). Электроусилитель руля в зависимости от условий, в которых эксплуатируется автомобиль, через электронный блок управления можно настроить различные режимы работы. Руль на автомобиле с электроусилителем можно сколько угодно держать в крайнем положении, а не 10-20 секунд, как на автомобиле с ГУР.

Минусы ЭУР

Минусы тоже есть, но с каждым годом их становится все меньше. К примеру, цена электроусилителя руля пока еще высока. ЭУР пока еще не ставят на тяжелые автомобили, грузовики из-за более низкой мощности электродвигателей по сравнению с гидравликой.

Так же минусом является то, что электроусилитель руля выходит из строя из-за попадания в него влаги (перегорают предохранители, горят электродвигатели).

Но даже при поломке ЭУР вы всегда сможете доехать до дома или места ремонта, правда, руль автомобиля будет тяжелее вращать. ЭУР — это настоящее и будущее автомобилестроения.

На сегодня все. Легкого вам вращения руля и зеленого света на дороге!

Что лучше гидроусилитель или электроусилитель руля


Современный автомобиль сложно представить без усилителя рулевого управления, облегчающего водителю поворот руля. На данный момент наиболее популярны два типа усилителей: электрический и гидравлический. Первый появился сравнительно недавно, а второй применяется уже с середины двадцатого века. Конструкция и принцип работы каждого из усилителей имеют свои особенности. Рассмотрим подробно каждое из устройств, выделим их преимущества и недостатки, а также сделаем вывод относительно того, что лучше ГУР или ЭУР.

Устройство и принцип работы гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля работает на основе циркуляции жидкости (масла). В момент запуска двигателя запускается и насос. Благодаря ременной передачи на насос передается крутящий момент, и он начинает качать масло. Жидкость перемещается в замкнутой системе, создавая в ней давление. В момент поворота руля распределитель направляет масло в нужную камеру гидроцилиндра, что приводит к толчку рулевых тяг. Благодаря этому усилие на руль снижается.
Можно выделить несколько плюсов ГУР:

  • повышенная мощность, делающая его идеальным вариантом для грузовиков и внедорожников;
  • дешевое обслуживание;
  • низкие затраты на производство, снижающие и стоимость авто.

Есть и минусы:

  • риск отказа при долгом положении руля в крайнем положении;
  • плохая работа на высоких скоростях;
  • перебои в функционировании из-за перепада температуры;
  • необходимость периодической замены гидравлической жидкости;
  • постоянная работа насоса, который со временем изнашивается и требует ремонта.

Среди наиболее часто встречающихся поломок ГУР можно выделить:

  • проблемы с редуктором;
  • износ насоса;
  • износ золотника в распределителе;
  • проблемы с клапаном;
  • износ подшипников;
  • снижение уровня жидкости;
  • нарушение герметичности системы из-за износа сальников или повреждений шлангов.

Таким образом, гидроусилитель руля подходит для автолюбителей, которые стремятся экономить и не собираются переплачивать за обслуживание автомобиля. ГУР не требует высоких затрат, но проблема заключается в том, что его составные части периодически выходят из строя. Особенно это касается суровых условий эксплуатации. Рассматривая, чем отличается гидроусилитель руля от электроусилителя руля, можно понять, что первый работает постоянно, а второй — только по мере необходимости.

Гидроусилитель рулевого управления

В гидроусилителе рулевого управления (ГУР) дополнительное усилие при повороте рулевого колеса создается за счет гидравлического привода.

Устройство и принцип работы гидроусилителя руля

Устройство рулевой рейки с гидроусилителем
Конструктивно ГУР состоит из следующих элементов:

  • бачок с рабочей жидкостью;
  • насос;
  • гидроцилиндр;
  • золотниковый распределитель;
  • соединительные шланги.

Насос гидроусилителя приводится в действие ремнем от коленчатого вала двигателя и подает рабочую жидкость под давлением в золотниковый распределитель. При повороте водителем рулевого колеса распределитель направляет поток жидкости от насоса в левую или правую полость гидроцилиндра. Давление жидкости перемещает поршень гидроцилиндра, осуществляя поворот управляемых колес автомобиля посредством рулевого привода.

Преимущества и недостатки ГУР

Как и ЭУР, гидроусилитель рулевого управления имеет как преимущества, так и недостатки. Основными положительными моментами ГУР являются:

  • восприимчивость к большим нагрузкам, дающая возможность устанавливать ГУР на тяжелых внедорожниках и грузовиках;
  • менее затратное производство устройства (в отличие от ЭУР), что влияет на стоимость автомобиля в целом;
  • комфорт управления транспортным средством на разных скоростях.

Плюсы – это, конечно, хорошо. А что же с минусами? Имеются и такие:

  • расход мощности двигателя;
  • мелкие поломки, связанные с утечкой рабочей жидкости;
  • необходимость следить за уровнем рабочей жидкости;
  • периодическая замена жидкости;
  • отсутствие возможности регулировать характеристики и настройки рулевого управления.

Устройство и принцип работы электроусилителя руля

Электроусилитель руля функционирует от электрического мотора. Особенностью ЭУР является то, что он не работает постоянно, как ГУР, а активируется только в момент поворота рулевого колеса. Существует две разновидности ЭУР. В первом случае он крепится к рулевой рейке, во второй — к рулевому валу. Первый вариант является более распространенным. ЭУР дополняется блоком управления, при помощи которого можно установить индивидуальные настройки. Это позволит обеспечить более плавный ход автомобиля.

Электроусилитель руля обладает следующими достоинствами:

  • компактные размеры;
  • отсутствие жидкости в системе, что исключает проблемы из-за создаваемого давления;
  • хорошая работа на любых скоростях, в том числе и на высоких;
  • простота установки;
  • возможность выставления индивидуальных настроек.

Но есть и несколько минусов:

  • риск перегрева электромотора;
  • высокая стоимость;
  • частое отсутствие возможностей для обслуживания и ремонта, из-за чего приходится менять ЭУР полностью.

Наиболее частыми поломками ЭУР являются:

  • перегрев электродвигателя;
  • проблемы с блоком управления;
  • неполадки датчиков.

Как видно из вышесказанного, электроусилитель руля является достаточно надежным устройством. Его обычно выбирают автолюбители, которые готовы переплатить, но получить высокое качество. За счет того, что ЭУР работает не постоянно, как ГУР, а активируется только в момент вращения руля, изнашивается он гораздо медленнее. Но важно понимать, что при возникновении поломок, вероятно, придется менять сразу весь усилитель. А это точно обойдется дороже, чем ремонт ГУР.

Как работает ЭУР


ЭУР

Для работы электроусилителя необходимо слаженное взаимодействие целого ряда механизмов, функционирующих под контролем ЭБУ и двух измерительных преобразователей (датчиков), фиксирующих углы поворотов и величину крутящего момента двигателя. Во время вращения руля информация о величине крутящего усилия фиксируется и обрабатывается датчиком, который посылает ее на электронный блок управления. В свою очередь ЭБУ, исходя из полученных данных, рассчитывает величину тока, которая будет подаваться на электрический мотор для обеспечения легкого и комфортного вращения рулевого колеса.

Сравнение ГУР и ЭУР

Пытаясь разобраться, электроусилитель или гидроусилитель стоит использовать, необходимо сравнить их, чтобы понять, в чем их кардинальные отличия. Так, ГУР представляет собой очень громоздкое и массивное устройство. Что касается ЭУР, то он имеет компактные размеры и легко устанавливается. Из-за сложного устройства ГУР с его ремонтом часто возникают сложности. К примеру, чтобы заменить ремень, для начала необходимо до него добраться. А для этого нужно снять шкив ГУР.

ГУР отличается тем, что работает в постоянном режиме. Из-за этого он достаточно быстро изнашивается. С ЭУР такой проблемы нет. Он включается только в нужный момент.

Еще одно отличие гидроусилителя от электроусилителя руля заключается в том, что ГУР требует регулярного обслуживания. В нем необходимо периодически менять жидкость. Также следует менять износившиеся сальники на новые, чтобы восстановить герметичность системы. В ЭУР расходников нет, поэтому и их замена не требуется. Это исключает проблемы с обслуживанием усилителя.

Также важно помнить, что если на автомобиле установлен гидроусилитель руля, то рулевое колесо нельзя слишком долго задерживать в крайнем положении. Продолжительность такого состояния не должна быть больше пяти секунд. В противном случае есть риск возникновения проблем. С ЭУР они исключены.

Как работает ГУР


ГУР

ГУР – это сложный и хорошо продуманный механизм. Для того чтобы понять принцип его работы, нужно разобраться в следующих вопросах: какие элементы входят в его состав и как они работают.

  • Насос, соединенный с бачком для масла. Его задача заключается в создании и поддержании определенного давления в системе.
  • Регулятор (распределитель) давления, заставляющий масло поступать в тот или иной отдел силового гидроцилиндра.
  • Силовой гидроцилиндр, вращающий шток поршня под действием давления масла.
  • Масляные магистрали, по которым непрерывно циркулирует жидкость.

Все время, пока транспортное средство едет по прямой дороге, жидкость гидроусилителя находится в резервуаре, который соединен с насосом. После того как водитель начинает вращать рулевое колесо, насос перекачивает жидкость в гидроцилиндр, который под действием возрастающего давления перемещает поршень, существенно уменьшая величину усилия, необходимого для поворота руля.

Выводы

Нельзя однозначно сказать, какой из типов усилителя руля лучше, ведь каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Практика показывает, что ЭУР лучше использовать на легковых автомобилях, которые обычно эксплуатируются в городских условиях. ГУР же оптимально подходит для более массивной техники и для внедорожников. Вообще, сейчас все больше автомобилей оснащаются именно электроусилителем руля, и есть предположение, что ГУР скоро совсем устареет. Но с его использованием продолжают работать старые машины. При регулярном обслуживании и замене расходников серьезных проблем и поломок можно легко избежать.

Чем отличается гидроусилитель руля от электроусилителя

Переходим к сравнительной характеристики ЭУР и ГУР, чтобы в итоге выяснить, что из них лучше.

Для сравнения возьмем следующие параметры: конструкция устройства, удобство управления, надежность и эффективность, сфера применения.

Конструкция устройства

Вариант размещения ЭУР в автомобиле
ГУР – достаточно простой механизм, не зависящий от электронного управления и не подверженный программным сбоям. С другой стороны, система гидроусилителя состоит из множества соединений и уплотнений, подверженных износу при эксплуатации. Вследствие этого узел считается менее надежным и требующим регулярной диагностики.

ЭУР, в отличие от ГУР, как правило, расположен непосредственно на рулевом валу и занимает меньше места в подкапотном пространстве. Конструктивно электроусилитель значительно проще ГУР, да и в применении дополнительных расходных материалов не нуждается.

Что касается сбоев в работе электроники, то случаются они довольно редко, а в случае отказа системы предусмотрен аварийный режим работы, который позволяет сохранить управление автомобилем. В гидроусилителе такой режим также предусмотрен.

Удобство управления

Лучшую обратную связь с дорогой обеспечивает ГУР, также он позволяет водителю чувствовать пределы возможностей автомобиля на крутых поворотах.

Чтобы достичь таких же ощущений, ЭУР необходима тщательная калибровка, которую могут обеспечить только производители премиального сегмента.

Таким образом, гидроусилитель более информативен и дает своим владельцам более естественные ощущения от вождения, но управлять им физически тяжелее.

Надежность и эффективность

Часть мощности двигателя автомобиля при использовании ГУР расходуется на привод насоса, который работает постоянно. Поэтому при прочих равных условиях применение гидроусилителя приводит к повышению расхода топлива и к ухудшению динамических параметров. Помимо этого ГУР не может долгое время работать в предельных режимах. При удерживании рулевого колеса в крайнем положении в течение 10-15 секунд произойдет перегрев насоса, что приведет к повышенному износу элемента.

Электроусилитель в этом плане более экономичен: он не отбирает мощность двигателя напрямую и работает только при повороте колес. Дополнительного расхода топлива нет, равно как и ухудшения динамических характеристик автомобиля. Основной причиной отключения ЭУР можно считать перегрев электродвигателя. При этом узел подаст предупреждение водителю и ограничит производительность. В случае продолжения движения ЭУР отключится до полного остывания.

Электроусилитель руля автомобиля.

Электроусилитель руля (ЭУР) всё чаще начинают устанавливать на современные автомобили, и он позволяет существенно уменьшить прилагаемое усилие к рулю, и справляется с этой задачей не хуже гидроусилителя. А плюсов у него гораздо больше, чем у гидравлического усилителя. В этой статье мы рассмотрим чем отличается электрический усилитель рулевого управления от гидравлического, чем он лучше и почему постепенно вытесняет гидравлику. А так же рассмотрим устройство и принцип работы ЭУРа.

С каждым днём электричество заменяет всё больше механических деталей автомобиля, в том числе и гидравлику. И сейчас уже почти каждый второй новый автомобиль имеет электрический усилитель рулевого управления. Оно и понятно, ведь на прокручивание шкива гидравлического насоса, затрачивается энергия двигателя автомобиля и расход топлива увеличивается. А ЭУР позволяет сократить расход топлива любой машины примерно на пол литра (зависит от объёма двигателя).

К тому же электрический усилитель, в отличие от гидравлики, лучше подходит для различных регулировок рулевого управления, (и его наворотов), которое к тому же имеет лучшую чувствительность, чем с гидравлическим усилителем руля. Ну и ещё несколько плюсов ЭУРа — это более высокая надёжность, меньший износ деталей системы, и меньшее количество этих деталей (а как известно, чем меньше деталей, тем надёжней), при этом техническое обслуживание системы значительно упрощается.

Кроме того, электрический усилитель потребляет энергию только когда руль поворачивается, в отличии от гидравлического усилителя, в котором масло постоянно гоняется насосом по системе, и насос работает постоянно забирая небольшую, но всё же мощность двигателя. И от этого расход топлива увеличивается.

Ещё один плюс ЭУРа в отличии от ГУРа, это независимость усилия от оборотов двигателя машины. Ведь когда детали гидравлики изнашиваются, гидроусилитель лучше работает только при повышенных оборотах коленвала и соответственно гидравлического насоса.

К тому же гидроусилитель при сильном морозе плохо работает, пока не прогреется масло и детали, и в момент прогрева резко крутить руль не рекомендуется. В электрическом усилителе температурных проблем не бывает. Да и обслуживания он не требует (не нужно проверять уровень масла, доливать его, бороться с утечками).

Ну и многие детали, способные изнашиваться и требовать замены (такие как приводной ремень шкива насоса, шланги, прокладки, сальники) становятся не нужны. И водители современных автомобилей, имеющих в них ЭУР, попросту забывают о нём, так как обслуживания он не требует.

Электрический привод в усилителе рулевого управления, позволяет внедрить в систему полезные функции, например такие как самостоятельная парковка автомобиля или выезд из неё (как на видеоролике под статьёй), система курсовой устойчивости машины, возврат управляемых колёс в прямолинейное положение и поддержание колёс в прямолинейном положении, возможность включения аварийного рулевого управления, установка заданного движения по определённой полосе дороги и др.

И эти полезные функции с каждым днём добавляются, так как электроника стремительно развивается, а подключить электронный мозг с множеством полезных функций, к электроприводу руля, вполне реальная задача.

Какие бывают электроусилители руля и принцип работы.

ЭУР приводится в движение электромотором (как правило используется асинхронный мотор) , ну и различаются они в зависимости от привода этого мотора. То есть они бывают двух основных видов: с приводом электромотора на рулевой вал (через червячной передачу, как на фото слева) и с приводом на рулевую рейку, как на фото ниже.

 

 

 

А так как большинство импортных современных автомобилей имеют реечную систему, то реечный привод наиболее распространён.

 

 

 

 

Хотя реечные электрические усилители руля тоже бывают разные. Например на некоторых привод от двигателя может быть через ремень (см. фото слева). А на некоторых привод от электродвигателя осуществляется напрямую (как на фото выше), через шестерню на валу мотора. Такая система предпочтительнее, так как отпадает необходимость замены изношенного ремня.

Если быть более точным, то электрический усилитель руля можно назвать электромеханическим, так как помимо электродвигателя, в системе имеется ряд дополнительных деталей, главными из которых являются две шестерни, которые механически (зубьями) связаны с зубьями рулевой рейки. И при вращении шестерен в ту или иную сторону, вращательное движение этих шестерен преобразуется в поступательное движение (вправо-влево) рулевой рейки.

Одна из шестерен, связанных зубьями с рулевой рейкой, сидит на валу рулевого колеса (см фото выше), а вторая шестерня сидит на валу электромотора и двигая рейку, помогает (усиливает) водителю крутить «баранку». На рулевой рейке, в районе шестерни вала электромотора, зубья и их количество могут отличаться от зубьев на рулевой рейке, в районе шестерни рулевого колеса.

Причём благодаря нужному количеству (соотношению) зубьев на шестерне вала электромотора, крутящий момент от электродвигателя существенно увеличивается (как в любом редукторе), да ещё и преобразуется в возвратно поступательное движение рулевой рейки, таким образом поворачивая колёса автомобиля.

Но чтобы поворачивать колёса машины только в нужный момент (например только когда водитель начинает крутить баранку) для этого служит система управления. Она состоит из электронного блока управления, исполнительного механизма и датчиков, посылающих информацию на блок, а тот в свою очередь даёт команду исполнительным механизмам.

В современных автомобилях электронный блок управления ЭУРа, связан с блоком управления двигателем, получая от него информацию об оборотах коленвала. Так же блок связан и с системой АБС, чтобы получать информацию о скорости вращения передних колёс автомобиля. Ну и для чёткой работы электроусилителя, в его системе управления находятся датчик усилия вращения рулевого вала (соответственно и рулевого колеса) и датчик угла поворота передних колёс машины.

С датчиков, блок управления постоянно считывает информацию, и при помощи специальной программы обрабатывает эту информацию и соответственно ей, контролируется крутящий момент на валу электродвигателя, который двигает рулевую рейку (вернее помогает двигать рейку) в зависимости от разных условий.

Ведь усилие сцепления колёс с дорогой может быть разным. Например на сухом асфальте провернуть рулевое колесо труднее, чем на льду. И если бы руль, благодаря рулевому усилителю, двигался бы с одинаковым усилием на разном дорожном покрытии, то у водителя потерялось бы чувство контроля дороги.

Поэтому на сухом асфальте, датчик усилия рулевого колеса мгновенно определяет, что руль крутится тяжелее (определяет по закручиванию торсиона), и крутящий момент на электродвигателе немного уменьшается (от того, что сила тока на двигателе уменьшается, благодаря блоку управления).

На скользком покрытии наоборот, (опять же благодаря датчику усилия поворота руля) блок управления, получив информацию с датчика усилия, тут же увеличивает крутящий момент на электродвигателе, и тот сильнее воздействует на рулевую рейку, интенсивнее помогая поворачивать колёса.

Водитель при этом чувствует, что руль на скользком покрытии поворачивается легче, чем на сухом асфальте. Благодаря этому водитель не теряет чувство дороги. В гидроусилителе всё происходит примерно так же (ссылка в начале текста), только без электронных датчиков, блока управления и электромотора (там другая система).

Если же электронный блок (благодаря информации с датчиков) определит, что рулевое колесо поворачивается с большей скоростью и на большой угол поворота, но при маленькой скорости движения автомобиля (что часто бывает при парковке машины) то сила тока на двигатель и крутящий момент на нём тут же увеличится, и водителю крутить руль станет ощутимо легче, чем в обычном режиме.

Ну а если на большой скорости движения машины, начать поворачивать руль (например при затяжном повороте), то система управления тут же определит (благодаря считыванию с датчика АБС о скорости вращения колёс) что крутящий момент на электромоторе нужно уменьшить, и руль становится поворачивать труднее. Это делает движение машины устойчивым и безопасным, и резко вильнуть рулём на большой скорости будет сложнее, чем на машине без электроусилителя.

То, что описано выше, только малая часть возможностей работы ЭУРа. Современные машины, напичканные электроникой, способны по команде водителя (от брелка) самостоятельно заезжать и выезжать из подземной стоянки. И при этом электрический двигатель выполняет роль водителя, воздействуя на рулевую рейку и поворачивая колёса, чтобы объехать препятствия.

Все препятствия считываются и объезжаются машиной благодаря видеодатчикам (на подобии датчиков парковки). Пример такой системы можно посмотреть на видеоролике под статьёй.

Вот вроде бы и всё про электроусилитель руля, если что то вспомню, так обязательно допишу, удачи всем.

Электроусилитель руля - Как это работает? (Часть 1)

В первой части серии, состоящей из двух частей, Джим Гилмор, технический консультант Blue Print, рассматривает конструкцию и работу Hyundai i30 EPS.

Электроусилитель руля (EPS) или рулевое управление с электроприводом (MDPS) существует уже почти два десятилетия и устанавливается на большинство автомобилей малого и среднего размера, сходящих с сегодняшних производственных линий.Существуют разные типы, использующие разные технологии, но, по сути, принципы остаются неизменными.

Это первая из двух статей, в которых рассматривается установка на стойке автомобиля Hyundai i30. Система разработана TRW и аналогична по работе другим системам.

Как и любой электромеханический компонент, MDPS в конечном итоге выйдет из строя, и блок Hyundai не исключение.

Так как же работают системы MDPS на колонне?

Механические компоненты довольно просты.Двигатель приводит в движение червячный вал, который вращает червячное колесо, снижая скорость двигателя и увеличивая крутящий момент, необходимые для помощи водителю при повороте рулевой колонки. Червячное колесо соединено с валом рулевой колонки.

Компьютер получает информацию о том, какой крутящий момент рулевого управления прикладывает водитель, и выдает соответствующий крутящий момент двигателя. Все это звучит очень просто, пока вы не посмотрите, как датчики и исполнительные механизмы были разработаны с учетом надежности. Исчезли щеточные и коллекторные двигатели постоянного тока и исчезли угольные датчики угла поворота гусеницы.В этих современных устройствах используется технология бесщеточного двигателя (что мы увидим гораздо больше в новых и будущих автомобилях), а бесконтактная оптоэлектроника используется для предоставления информации о крутящем моменте и движении рулевого колеса.

Бесщеточные двигатели постоянного тока (D.C.B.M)

В якоре двигателя используются постоянные магниты; современные редкоземельные магниты (неодим) имеют очень сильные магнитные поля, а это означает, что нет необходимости в обмотках якоря и механическом коммутаторе, что делает его более энергоэффективным и избавляет от самой слабой части любого двигателя постоянного тока.

В системе EPS используется бесщеточный двигатель , , в котором ротор (якорь) вращается внутри статора (есть и другие типы). Электромагниты образуют три отдельные обмотки статора. Полярность магнита зависит от направления тока, поэтому ток, протекающий через обмотку A от A1 к A2, будет создавать южный полюс в A1 и северный полюс в A2. Изменение направления потока с A2 на A1 приведет к обратному эффекту.

При переключении потока тока на обмотку B магнит ротора притягивается к ней (в отличие от притяжения полюсов), и ротор вращается по часовой стрелке.Таким образом, при последовательном включении трех обмоток по порядку ротор будет вращаться. Изменение последовательности приведет к вращению ротора против часовой стрелки.

Переключение осуществляется транзисторами, а точнее, в системе управления используются полевые МОП-транзисторы (металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы), которые могут переключать большие токи с большой скоростью и выделять меньше тепла, чем обычные транзисторы.

Например, включение транзисторов 1 и 6 приведет к возбуждению обмоток статора 1 и 2.Включение транзисторов 3 и 4 также активирует обмотки возбуждения 1 и 2 статора, но ток будет течь в противоположном направлении, и поэтому полярность магнитов статора будет обратной. Последовательность переключения транзисторов будет управлять направлением, а с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) тока питания можно управлять скоростью и крутящим моментом двигателя.

Скорость и положение

Переключение поля должно быть синхронизировано с положением ротора, и это выполняется датчиками положения ротора.В блоке Hyundai используются датчики Холла. Датчики Холла чувствительны к полярности и включаются и выключаются, когда полюса ротора датчика проходят мимо него. Есть три датчика Холла, которые означают, что контроллер может определять положение ротора, даже когда он неподвижен.

Датчик крутящего момента и угла поворота рулевого колеса

Блок MDPS, установленный на Hyundai, использует комбинированный датчик крутящего момента и угла поворота рулевого колеса и не имеет электрических контактов, что повышает надежность датчика.

Верхняя и нижняя части рулевой колонки разделены торсионным стержнем, который обеспечивает небольшой угол смещения между двумя валами. . Угол смещения зависит от прилагаемого крутящего момента и ограничен упорами. К верхней и нижней частям рулевой колонки присоединены шлицевые диски с пазами разной ширины. Диски с прорезями находятся между источником света и матрицей фотодиодов, которая улавливает тень, создаваемую дисками с прорезями. Когда рулевое управление поворачивается, изображение захватывается, и как смещение пазов, так и скорость движения рулевых дисков обрабатываются для получения крутящего момента рулевого управления, направления, положения угла рулевого управления и скорости поворота.В системе два датчика, которые расположены напротив друг друга. Информация от обоих датчиков сравнивается для надежности, и если один датчик выйдет из строя, система все еще может работать, и будет установлен код неисправности.

Пропорциональность

Применяемая помощь мотора зависит от величины крутящего момента, прилагаемого к рулевому колесу. Когда рулевое колесо поворачивается, измеряется приложенный крутящий момент, и двигатель передает соответствующий крутящий момент на рулевую колонку.Когда рулевое колесо остановлено, двигатель продолжает приводить в движение нижнюю часть колонки до тех пор, пока не исчезнет нагрузка на торсион и помощь не прекратится.

Распознавание типа

Характеристики рулевого механизма различаются от модели к модели. Например, версия с более тяжелым дизельным двигателем потребует большей помощи, чем версия с более легким бензиновым двигателем. Он устанавливается на заводе (или на предприятиях по восстановлению), и, возможно, его потребуется сбросить после установки.)

Абсолютное положение рулевого управления (ASP)

Это точка отсчета, используемая для определения положения прямо. Он установлен на заводе (или на заводе-изготовителе), но, возможно, его необходимо будет переустановить после установки или в случае регулировки углов установки колес.

Как «Распознавание типа», так и «ASP» могут быть потеряны, если аккумуляторная батарея отсоединяется при включенном блоке рулевого управления. Для выполнения этой задачи вам понадобится подходящий инструмент сканирования, такой как G-Scan или G-Scan2.

Эта статья будет продолжена в следующем выпуске журнала Blue Print и будет посвящена взаимодействию между блоком EPS и остальной частью транспортного средства, а также функциям безопасности, встроенным в систему для защиты водителя в случае электрического сбоя. а также диагностические данные и коды неисправностей (DTC), генерируемые при возникновении неисправности.

Щелкните здесь , чтобы просмотреть вторую часть этой серии. Стратегия управления системой рулевого управления с электроусилителем

на основе надежной системы управления H для вилочного электрического погрузчика

Создана динамическая модель системы рулевого управления с электроусилителем (EPS) для вилочных электропогрузчиков и моделей вилочных погрузчиков с двумя степенями свободы (2DOF). На основе цели управления электрическим вилочным погрузчиком EPS разработана обобщенная модель управления EPS с модельным возмущением и помехами.Стандартная модель H∞control системы EPS преобразована, и получено обобщенное уравнение состояния электрического вилочного погрузчика EPS. Изложен принцип робастного управления с генетической оптимизацией, направленный на оптимизацию параметров взвешенной функции модели H∞control, построена функция ограничений генетического алгоритма (ГА) и выведен робастный контроллер генетической оптимизации. Если взять электрический вилочный погрузчик TFC20 в качестве объекта исследования, в соответствии с фактическими данными о вилочном погрузчике, модель системы установлена ​​в MATLAB, и сравниваются эффекты ПИД-регулирования, устойчивого управления и генетического устойчивого управления, результаты показывают, Характеристика рулевого управления надежного управления лучше, чем характеристика рулевого управления с усилителем при ПИД-регулировании, а устойчивость вилочного погрузчика под контролем надежного управления лучше.Кроме того, характеристика усилителя рулевого управления контроллера H∞ с оптимизацией GA лучше, чем у неоптимизированного, и его надежность лучше, при внешнем воздействии на дорожное покрытие, способность следования сильнее для идеального тока и рулевое управление более стабильно.

1. Введение

Система EPS представляет собой систему рулевого управления с усилителем, которая широко используется в области транспортных средств; система помогает водителю завершить движение рулевого управления, обеспечивая соответствующую мощность и управляя двигателем через электронный блок управления, чтобы улучшить характеристики рулевого управления транспортного средства.В последние годы многие исследователи провели углубленные исследования модели системы рулевого управления с электроусилителем, кривой характеристик мощности транспортного средства и стратегии управления автомобилем, а в системе рулевого управления с электроусилителем были использованы некоторые интеллектуальные алгоритмы.

«Fan L et al.» [1] предложили, чтобы с учетом стратегии управления трением между шинами и дорогой, модель системы рулевого управления, модель нелинейной динамики транспортного средства и модель шины были разработаны в среде MATLAB / Simulink. Результаты моделирования показывают, что новая стратегия управления с помощью EPS может повысить эффективность рулевого управления в условиях скольжения.«Hung YC и др.» [2] указали, что нечеткая нейронная сеть с вейвлетами с асимметричной функцией принадлежности и улучшенный алгоритм дифференциальной эволюции используются для управления EPS-системой шестифазного PMSM для повышения комфорта водителя и устойчивости транспортного средства. и дана экспериментальная проверка. «Вонхи Ким и другие». [3] представлено надежное управление углом поворота рулевого управления с электроусилителем системы автоматического удержания полосы движения транспортного средства на основе суперпозиции моментов; этот метод включает улучшенный наблюдатель и нелинейный регулятор демпфирования, а эффективность метода управления была проверена на испытательной машине.«Донгук Ли и другие». [4] разработал нелинейную диаграмму крутящего момента, которая отражает соотношение между крутящим моментом водителя и крутящим моментом силового двигателя и скоростью транспортного средства. Кроме того, предложены конструктивные критерии стабилизирующего компенсатора. При моделировании используется компенсатор отставания с разными параметрами. «Gong JQ et al.» [5] предложили, что на основе оптимизации роя частиц для тяжелых грузовиков предлагается стратегия управления системой EPS на основе общей конструкции системы EPS транспортного средства, принимая ток двигателя постоянного тока в качестве цели управления, используя нечеткую оптимизацию роя частиц. Разработана стратегия управления с использованием MATLAB / Simulink в качестве платформы моделирования, а также с использованием самосвала в качестве моделей исследовательского типа и имитационной модели коммерческого транспорта, оснащенной системой EPS.И их экспериментальные результаты моделирования показывают, что, по сравнению с обычным нечетким управлением, нечеткое управление оптимизацией роя частиц может эффективно улучшить весь динамический отклик системы EPS для тяжелых грузовиков, а также получить хорошую переносимость рулевого управления и стабильность управления. Другие исследователи использовали нечеткое управление [6, 7], управление переменной структурой [8], управление LQR [9, 10], наблюдатель возмущений [11], управление скользящим режимом [12, 13], робастное управление и управление H∞ [14–16]. ], алгоритм оптимизации [17, 18], управление компенсацией трения [19], ощущение дороги [20] и так далее для управления системой рулевого управления транспортного средства.Эти результаты исследований в основном относятся к легковым автомобилям. Вилочный погрузчик, как разновидность промышленного погрузочно-разгрузочного транспортного средства, обладает собственными уникальными эксплуатационными характеристиками и широко используется для выполнения погрузочно-разгрузочных операций в заводских цехах, складских логистических центрах и складских полках. Вес вилочного погрузчика большой, рабочая среда небольшая и сложная, поэтому радиус поворота должен быть небольшим, и если рулевое управление нестабильно, что приведет к опрокидыванию и другим серьезным авариям, эти факторы делают характеристики рулевого управления и устойчивость вилочного погрузчика нестабильными. проблема высокой степени озабоченности.

В целях повышения устойчивости рулевого управления электрического вилочного погрузчика в качестве объекта исследования в данной статье рассматривается вилочный электрический вилочный погрузчик с передним рулевым управлением TFC20 производства Hefei Banyitong Science and Technology Development Co. Модель управления H∞, функция ограничения GA построена, надежный контроллер с генетической оптимизацией разработан, а стабильность контроллера проанализирована и проверена с помощью моделирования.

2. Модель электрического вилочного погрузчика EPS и контрольная цель
2.1. Рулевой механизм Модель

Электрический вилочный погрузчик с рулевым управлением TFC20 с передним колесом, используемый в этой статье, имеет структуру рулевого управления EPS с валом. Такая конструкция рулевого управления из EPS может обеспечить хороший крутящий момент с электродвигателем постоянного тока, а также очень подходит для электрических вилочных погрузчиков средней нагрузки. На рисунке 1 показана конструкция рулевого управления EPS с валом.


В процессе движения вилочного погрузчика на систему EPS в основном влияют моменты рабочего крутящего момента, моменты силового крутящего момента и моменты крутящего момента сопротивления рулевого управления, и должен быть соблюден баланс трех крутящих моментов. поддерживается.Согласно закону Ньютона и закону Кирхгофа уравнение баланса сил каждой части системы EPS электрического вилочного погрузчика выглядит следующим образом [21–23]:

Маховик:

Выходной вал:

Двигатель:

При условии небольшой угол поворота руля, характеристики шины примерно линейны. Можно вывести, что крутящий момент (вокруг рулевого пальца), действующий на шину, равен

, где - угол переднего колеса, а угол переднего колеса и угол выходного вала δ имеют следующее соотношение:

Крутящий момент ( вокруг рулевого пальца), действующий на шину, и крутящий момент шины, действующий на выходной вал, имеют следующую взаимосвязь:

Пренебрегая влиянием сопротивления воздуха на вилочный электропогрузчик, упрощая систему, а затем вычисляя эквивалентный крутящий момент сопротивления на выходе валы следующие:

и

Поскольку значение индуктивности «L» мало при стабильном токе двигателя, нелинейная часть двигателя игнорируется при анализе и может быть получено следующее уравнение:

Интерпретация переменных отображается в номенклатуре.

2.2. Уравнение состояния рулевого механизма

Чтобы упростить обсуждение проблемы, здесь мы временно игнорируем нелинейную часть компонента, связанного с EPS, то есть игнорируя влияние, и представляем уравнение состояния как линейную часть. Эти нелинейности вместе с внешними возмущениями системы вызывают неопределенность в системе рулевого управления вилочного электрического погрузчика, которая выражается в неопределенности системы и будет объяснена в следующей главе.Выражение стандартного уравнения состояния для системы выглядит следующим образом:

, где вектор состояния равен

управляющий сигнал U равен

выход системы y равен

Тогда коэффициенты стандартного уравнения состояния следующие:

2.3. Модель 2DOF электрического вилочного погрузчика

Чтобы лучше проанализировать устойчивость рулевого управления электрического вилочного погрузчика в сочетании с передним рулевым электрическим вилочным погрузчиком TFC20, модель вилочного погрузчика 2DOF разработана следующим образом [24, 25]:

где, - поперечная жесткость передней и задней шины соответственно. a - расстояние от центра тяжести транспортного средства до передней оси, b - расстояние от центра тяжести транспортного средства до задней оси, m означает качество транспортного средства, означает скорость рыскания, означает угол бокового скольжения, обозначает компонент скорости по оси Y и представляет момент инерции погрузчика относительно оси Z.

2.4. Control Target

Система EPS должна быть портативной, когда она поворачивается на месте или поворачивается с малой скоростью. По сравнению с автомобилем, электрический погрузчик управляется чаще, и в большинстве случаев радиус поворота рулевого управления минимален; поэтому необходимо уменьшить усилие рулевого управления водителя.

Во время движения электрического вилочного погрузчика водитель может хорошо ориентироваться в дороге, что придает системе EPS хорошую гибкость, и когда электродвигатель обеспечивает достаточный крутящий момент электрической мощности для вилочного электрического погрузчика, работа водителя может быть снижена. быть очень портативным, но это также приводит к отсутствию у водителя ощущения дороги.

Таким образом, цель данной статьи - сбалансировать «портативность» и «гибкость» системы EPS. При этом стоит обратить внимание на безопасность и устойчивость рулевого управления.

Установите следующие две контрольные цели.

(1) Ошибка мощности e

, где T α - фактическое значение мощности, обеспечиваемое двигателем, а T α - идеальное значение мощности, которое двигатель должен обеспечивать.

(2) Скорость рыскания . Скорость рыскания представляет собой стабильность работы электрического вилочного погрузчика, поэтому, устанавливая эту цель, мы надеемся, что в случае помех рулевое управление электрического вилочного погрузчика по-прежнему будет иметь хорошую реакцию на рыскание, показана структура системы управления EPS. на рисунке 2.


Принцип работы системы следующий: во-первых, требуемый ток двигателя получается из идеальной характеристической кривой мощности; затем позвольте желаемому току двигателя минус фактический ток получить разницу в токе. Введите разность тока в контроллер, и, согласно соответствующему алгоритму управления, будет выдано соответствующее управляющее напряжение двигателя, а затем будет получен желаемый ток двигателя. В то же время, комбинируя входные данные угла маховичка и модели 2DOF, можно получить кривую отклика скорости рыскания вилочного погрузчика, и затем мы можем наблюдать стабильность рулевого управления вилочного электрического погрузчика.

3. Робастное управление Модель

Надежное управление - это количественное исследование ошибки модели системы и исследование способности системы поддерживать свою производительность при ограниченных помехах. Для линейных систем номинальная передаточная функция объекта G (s) и неизвестное возмущение Δ (s) часто используются для характеристики неопределенной системы.

Задача анализа производительности H∞ состоит в том, чтобы установить индекс производительности как норму H∞ функции оценки и получить производительность робастного контроллера путем оптимизации нормы H∞ в реальном пространстве рациональных функций.

Характеристики H∞ отражают отношение энергии выходного сигнала к входному сигналу под действием сигнала с ограниченной энергией, который можно использовать для измерения силы помехоустойчивости системы. Он определяется как пиковое значение максимального сингулярного значения частотной характеристики системы. Как показано в (17), максимальное сингулярное значение представляет собой максимальную скорость роста, которая может быть достигнута в течение определенного периода времени, а сингулярный вектор, соответствующий максимальному сингулярному значению, является наиболее быстрорастущим направлением начального возмущения.Следовательно, норма H∞ применима к коэффициенту усиления сигнала, который одновременно описывает степень неопределенности объекта в системе управления и взаимовлияние входного конца с ошибкой выходного конца.

F - матричная функция, которая анализируется и ограничивается в правой полуплоскости и представляет максимальное значение сингулярного значения. На рисунке 3 показана стандартная модель управления H∞.


На рисунке 3 Y - наблюдаемый сигнал; U означает выход контроллера, который представляет собой обобщенный управляющий сигнал; означает обобщенный управляемый объект; Z представляет результат оценки. W означает постороннее вмешательство. В дизайне мы надеемся, что Z будет как можно меньше. Задача H∞ оптимального управления состоит в том, чтобы разработать стабилизирующий регулятор, такой, чтобы H∞-норма передаточной функции от до была минимальной. Это означает, что существует небольшой γ , который удовлетворяет следующему соотношению:

Удовлетворяя вышеуказанному соотношению, считается, что система имеет хорошие характеристики H∞, мультипликативное возмущение, это выходной сигнал контроллера EPS, n - шум датчика. , а - выход управляемой системы.

Преобразование модели на рисунке 4 в стандартную модель управления H∞ на основе гибридной чувствительности, показанной на рисунке 5, можно увидеть, что она соответствует стандартной модели H∞, показанной на рисунке 3. Как показано на рисунке 5, взвешивание введены функции Ws, Wr, Wt ; ошибка e , выход контроллера и выход управляемой системы регулируются функцией взвешивания, и цель, которой нужно управлять, выделяется, чтобы получить лучшую производительность системы.Как можно заметить при сравнении рисунков 4 и 5, шум датчика n и коэффициент мультипликативного возмущения на рисунке 4 не показаны на рисунке 5, потому что весовые функции Ws , Wr и Wt ограничивают эти помехи. факторы. Мультипликативная неопределенность модели существует в обобщенном управляемом объекте в виде, гарантируя это.



Передаточная функция системы от внешнего источника помех, чтобы есть, S , R , Т , соответственно, передаточная функция замкнутого контура опорного входа к ошибке отслеживания электронной , управляющий выход и измерительный выход y , и, следовательно, проблема проектирования робастного контроллера трансформируется в поиск рационального функционального контроллера K, и.Когда эта проблема относится к стандартной задаче субоптимальной оптимизации H∞.

Исследования и анализ показывают, что Ws (s) должны иметь характеристики высокого усиления и низких частот; Вт. представляет собой требование для надежной стабильности и должен иметь характеристики фильтра верхних частот; Wr (s) обычно принимается как действительная константа, и, учитывая, что порядок трех весовых функций должен быть как можно меньшим, чтобы уменьшить порядок контроллера, три весовые функции в этой статье определены следующим образом:

4.Обобщенное уравнение состояния EPS

Возьмите вектор состояния:

Из (1) - (9) мы можем получить следующее:

Внешние входы системы EPS вилочного погрузчика - это в основном управляющее напряжение силового двигателя u, рабочее напряжение водителя. крутящий момент Th, а также натяжение дорожного покрытия Тр. Эти сигналы составляют обобщенный управляющий сигнал EPS:

Выход обобщенной управляемой системы выглядит следующим образом:

Результат оценки системы равен

где, - выход системы,, поэтому мы можем построить управляемый обобщенный объект. без весовой функции:

, где ошибка мощности управления e вычисляется по (13), а крутящий момент T α идеальной выходной мощности по току получается из (3):

Из (3), (18 ) и (24) можно получить ошибку мощности системы управления e; это выражение выглядит следующим образом:

Обобщенный объект управления с функцией взвешивания -

В сочетании с данными электрического вилочного погрузчика переднего рулевого электрического погрузчика TFC20 мы можем получить уравнение пространства состояний системы как

, где

5.Надежное управление на основе генетической оптимизации

Генетические алгоритмы обеспечивают универсальное решение проблемы оптимизации сложных систем. Они обладают высокой прочностью и широко используются. Однако в практических приложениях генетические алгоритмы включают выбор функций приспособленности и конкретных параметров.

5.1. Значение функции взвешивания

Разумная настройка функции взвешивания может эффективно ограничивать влияние помех и точно отслеживать входной сигнал.Посредством функции взвешивания ошибка e, выходной сигнал u контроллера и выходной сигнал управляемой системы y регулируются для получения наилучшей цели управления. где Ws должен лучше отражать размер функции чувствительности S на низкой частоте, которая отражает отслеживание фактического тока мощности, подаваемого двигателем, до идеального тока мощности. Выбор Wt в основном отражает внутренние свойства системы, включая неопределенность модели системы, шум датчика и другие факторы помех; весовая функция входа u соответствует выбору Wr , чтобы удалить высокочастотные компоненты входа и избежать его вмешательства в систему.Поэтому очень важна настройка параметров весовой функции. Предложен генетический алгоритм для оптимизации параметров весовой функции с целью повышения устойчивости системы.

5.2. Определение функции ограничения генетического алгоритма

Задача оптимизации функции состоит в том, чтобы удовлетворить определенные ограничения и добиться, чтобы определенные показатели производительности системы достигли максимума или минимума, чтобы удовлетворить определенные оптимальные показатели системы. В соответствии с требованиями робастного управления системой EPS функция ограничения строится следующим образом.

(1) . представляет собой максимальное сингулярное значение, а максимальное сингулярное значение представляет максимальную скорость роста, которую возмущение может достичь в течение определенного периода времени, и представляет собой общий показатель надежной конструкции, то есть влияние неопределенных факторов на обобщенный управляемый объект, когда взять; когда возьми.

(2) . Произведение Ws и представляет собой передаточную функцию внешних помех для выходных данных оценки Z1 , тогда как Ws представляет собой вес ошибки e и отражает способность системы противостоять помехам.Когда, возьми; когда возьми.

(3) . Произведение Wt и представляет передаточную функцию внешних помех на выходе оценки Z3 , а Wt - вес выхода y управляемой системы, отражающий присущие ей свойства стабильности, включая такие факторы, как неопределенность модели, когда брать и когда брать.

(4) . Произведение Wr и R представляет передаточную функцию внешних помех на выходе оценки Z2 , а Wr - вес выхода контроллера u, представляет собой управление выходом двигателя, чтобы удалить высокочастотные помехи выходного напряжения двигателя, когда брать и когда брать.

и отражают требования к устойчивости системы, то есть способность системы поддерживать стабильность и удовлетворять определенные требования к рабочим характеристикам при воздействии неопределенных факторов.

(5) . Когда брать и когда брать.

требует, чтобы полосы Ws и Wt не пересекались.

Целевая функция и фитнес-функция принимают минимум F = f.

5.3. Результаты оптимизации

Коэффициенты,,,,, кодируются с использованием двоичного кодирования для определения областей поиска соответствующих коэффициентов, которые последовательно соединены для образования хромосомы или индивидуума.

Определите генетическую алгебру, вероятность кроссовера, вероятность мутации и размер популяции.

Оператор выбора использует коэффициент пропорционального выбора в зависимости от вероятности его индивидуальной пригодности. Если физическая пригодность человека равна, то вероятность того, что он будет выбран, равна.

,,,,,, можно получить с помощью блока оптимизации генетического алгоритма MATLAB. Соответствующим надежным контроллером является

На данный момент, что соответствует целям надежного управления.

6. Надежная конструкция контроллера

В этой статье мы можем решить контроллер H∞, используя набор инструментов LMI в MATLAB.

Модель управляемой системы эквивалентна следующей формуле по (29):

Контроллер K, необходимый для настройки системы, выглядит следующим образом:

, где состояние контроллера представлено как, это контроллер, который paper, и,,, параметры, которые необходимо определить

Применение контроллера K, т. е. применение (33) к системе, представленной (32), приводит к следующей замкнутой системе:

где

В этом документе применяется Набор инструментов LMI в MATLAB для решения H∞-контроллера K (s).Решатель H∞ Hinflmi, основанный на методе обработки линейного матричного неравенства, предоставляемом набором инструментов LMI, используется для решения контроллера K (s) обратной связи по выходу системы EPS, соответствующего матрице Gp (s) передаточной функции управляемого обобщенного объекта. Функциональная форма решателя Hinflmi следующая:

, где γ - показатель производительности контроллера H∞; K представляет контроллер H∞; p и m указывают, что вход p и выход m контроллера H∞; то есть выходной сигнал y измерения системы является p-мерным, а входной управляющий сигнал u системой является m-мерным; в этой статье h указывает, что в результате операции будет получен устойчивый контроллер H∞, где h установлено в 1, что указывает на то, что полученный контроллер является стандартным контроллером H∞, и индекс производительности γ замкнутого контура EPS система равна 0.9137; то есть для неопределенной системы, управляемой EPS, в этой статье, есть контроллер, который делает ее постепенно стабильной. Система переводит внешний вход W в матрицу передаточной функции результата оценки Z, указывая, что контроллер H∞ является стандартным контроллером H∞, из чего также можно утверждать, что запрошенный контроллер H∞ может гарантировать асимптотическую стабильность запрашиваемая система.

7. Результаты моделирования и анализ

Для проверки эффекта надежного управления, основанного на генетической оптимизации, в сочетании с данными вилочного погрузчика TFC20, ПИД-регулирование является традиционным методом контроля, а надежное управление широко используется для управления транспортными средствами; Как и в случае с промышленными погрузчиками, вилочные погрузчики предъявляют более высокие требования к устойчивости, поэтому алгоритм генетической устойчивости сравнивается в тех же условиях.

7.1. Имитационное моделирование

В имитационном моделировании используются компоненты MATLAB / Simulink. Согласно приведенному выше анализу, имитационная модель EPS для электрического вилочного погрузчика состоит из модуля двигателя постоянного тока, модуля механической системы рулевого управления, модуля идеальной характеристики мощности, модуля контроллера и модели вилочного погрузчика 2DOF. Соедините входные и выходные переменные вышеупомянутых частей, чтобы получить общую модель системы EPS электрического погрузчика, как показано на рисунке 6.


Центроидная скорость вилочного погрузчика, диапазон, единица измерения: км / ч; G , зв., Ед .: кг; - крутящий момент маховика, звенящий, единица:.Основные параметры вилочного погрузчика TFC20 при моделировании показаны в таблице 1.

B (кг⋅м)

m (кг) 2340
0,361
J c (кг⋅м) 0,089
J м м 9044 2.250/10 4
k 1 (н / рад) -62618
k 2 9024 110245
a (м) 1,352
b г 16.500
L (мГн) 3,339

7.2. Анализ результатов моделирования

Во-первых, характеристики рулевого управления электрических вилочных погрузчиков изучаются с использованием различных методов контроля влияния крутящего момента маховика. В это время стационарный вилочный погрузчик имеет полную массу; т.е. G1 установлен на 1500 кг. Значение амплитуды входного сигнала Th крутящего момента шага рулевого управления устанавливается на 8, чтобы моделировать внезапное одностороннее вращение маховика, и в интервале 4 с-4.5 с, введите (= 10) сигнал в качестве помехи на дороге, чтобы проверить надежность системы при различных скоростях транспортного средства. Формы сигналов моделирования показаны на рисунках 7 (a) –7 (c).

Затем выполните тест входного синусоидального сигнала, в это время поддерживайте скорость погрузчика на уровне 10 км / ч, что является нормальной скоростью погрузчика. Ввод крутящего момента маховика Th представляет собой синусоидальный сигнал, и он используется для моделирования ситуации, когда маховик вращается влево и вправо. Амплитуда установлена ​​равной 10 Нм, период - 2 π с, а время моделирования - 10 с.Формы сигналов моделирования показаны на рисунках 8 (a) –8 (c).

Переходная характеристика может в значительной степени отражать динамические характеристики системы. В моделировании параметры ПИД-регулятора: P = 10, I = 10 и D = 0. Как показано на рисунках 7 (a) –7 (c), при ПИД-регулировании кривая реакции на скачок фактического тока мощности двигателя и кривая реакции после добавления помех имеют большое количество перерегулирований; при надежном управлении кривая времени отклика становится гладкой, и выброс кривой отклика после добавления помех также значительно уменьшается; при надежном управлении генетической оптимизацией скачок фактического тока мощности будет быстрее, и ток будет хорошо следовать.Более того, когда бортовая масса погрузчика и входной крутящий момент маховика одинаковы, если скорость больше, ток мощности и крутящий момент будут меньше; тем самым он улучшит чувство дороги и стабильность работы водителя, а также повысит безопасность вождения электрических вилочных погрузчиков.

Из рисунков 8 (a) –8 (c) при ПИД-регулировании фактический ток мощности двигателя имеет большое отклонение от идеального; при надежном контроле фактический ток и способность к идеальному слежению за током, очевидно, улучшаются, но они все еще не соблюдаются в полной мере; под надежным контролем генетической оптимизации фактический ток почти соответствует идеальному.

Из приведенной выше кривой моделирования видно, что ПИД-регулирование напрямую принимает ошибку между целевым и фактическим поведением, что не совсем разумно, потому что выходной сигнал системы имеет определенную инерцию, невозможно выполнить скачок, а целевое значение дан вне системы, его можно перепрыгнуть. Использование ошибки между ними напрямую для устранения ошибки означает, что количество, которое невозможно перепрыгнуть, используется для отслеживания количества, которое может быть перепрыгнуто. Этот способ «прямого сопоставления ошибки между целью и фактическим поведением для устранения ошибки» часто приводит к тому, что начальная управляющая сила оказывается слишком большой, а поведение системы выходит за пределы допустимого диапазона.Выброс ПИД-регулятора в условиях помехи очень велик, что было бы очень опасно, если бы фактический параметр ПИД-регулятора не был правильно отрегулирован на практике. Для неопределенной проблемы помех, с которой сталкивается система, надежное управление может быть хорошо решено. В тех же условиях помехи мы можем видеть, что в условиях помехи перерегулирование робастного управления невелико, это означает, что ток более стабилен, и в основном это связано со способностью надежной системы управления поддерживать производительность при столкновении с вмешательство.В то же время, мы можем видеть, что контрольный эффект робастного контроля генетической оптимизации является лучшим; можно понять, что генетические алгоритмы обеспечивают универсальное решение проблемы оптимизации сложных систем, и они обладают высокой устойчивостью, а задача оптимизации функций состоит в том, чтобы удовлетворить определенным ограничениям и добиться того, чтобы определенные показатели производительности системы достигли максимума или минимума, Для достижения определенных оптимальных показателей системы мы комбинируем генетические алгоритмы и надежное управление для достижения более стабильного эффекта управления.

Таким образом, надежное управление может лучше обеспечить электрический вилочный погрузчик с подходящим крутящим моментом, в то время как генетическая оптимизация может обеспечить лучшие параметры функции взвешивания, чтобы разработать лучший контроллер для электрического вилочного погрузчика, обеспечивающий крутящий момент мощности, который ближе к идеальное значение. Более того, когда скорость транспортного средства вилочного погрузчика и входной крутящий момент маховика одинаковы, когда масса транспортного средства больше, идеальный ток мощности будет больше, и двигатель будет обеспечивать больший крутящий момент, что снизит нагрузку на водителя.

7.3. Сравнение характеристик устойчивости рулевого управления вилочного электрического погрузчика при различных методах управления

Поскольку во время работы погрузчика следует учитывать безопасность водителя и груза, стабильность системы рулевого управления с усилителем вилочного электрического погрузчика также учитывается Система EPS. Скорость рыскания относится к вращению транспортного средства вокруг вертикальной оси Z, которое в некоторой степени отражает устойчивость транспортного средства. Следовательно, цель наблюдения за стабильностью рулевого управления системы рулевого управления с электроусилителем представлена ​​характеристиками переходной характеристики скорости рыскания [26–28].

В этой статье, нацеленной на условия полной нагрузки вилочного погрузчика, сравнивается устойчивость рулевого управления вилочных электропогрузчиков при различных методах управления. В эксперименте входные помехи представляют собой суперпозицию синусоидального сигнала и используются для моделирования сценария случайных помех на дороге, как показано на рисунке 9.


На рисунке 10 показана кривая отклика скорости рыскания при различных методах управления. Из рисунка 10 (а) видно, что при ПИД-регулировании скорость рыскания электрического вилочного погрузчика имеет значительные колебания, связанные с воздействием помех от дорожного покрытия.Как видно из рисунка 10 (b), при надежном управлении кривая отклика скорости рыскания значительно более гладкая, а скорость рыскания немного снижена. Как видно из рисунка 10 (c), при надежном управлении генетической оптимизацией кривая отклика скорости рыскания более стабильна, скорость отклика по времени выше, а значение скорости рыскания также немного уменьшается. Таким образом, надежность и эффективность управления оптимизированного надежного контроллера даже лучше.

8. Заключение

В связи с постоянным обновлением технологий автомобильной электроники, различные аспекты системы EPS имеют прорывы в разной степени развития.Система EPS была разработана от первоначального применения для небольших автомобилей до применения для больших автомобилей и погрузочно-разгрузочных машин, и ее приложения становятся все более и более распространенными, а системы EPS могут улучшить управляемость автомобиля на высокой скорости. По сравнению с традиционными системами рулевого управления, такими как механическая система рулевого управления и гидравлическая система рулевого управления, система рулевого управления с электроусилителем обладает характеристиками высокой гибкости управления, простой конструкции и высокой безопасности.Поэтому исследования систем рулевого управления с электроусилителем для вилочных электропогрузчиков имеют важные инженерные приложения [29–31].

Объектом исследования данной статьи является система электроусилителя рулевого управления переднеприводного вилочного электрического погрузчика TFC20. Сначала создается модель динамики электропогрузчика с электроприводом и дается цель управления. Затем устанавливается модель управления и выводится обобщенное уравнение состояния ЭЭС. Наконец, надежная схема управления H∞ основана на генетическом алгоритме.

Моделирование подтверждает, что надежный контроллер H∞, основанный на стратегии управления током с обратной связью, может лучше справляться с возмущением неопределенности системы, вызванным внезапным натиском на тротуар, а контроллер улучшает характеристики рулевого управления с усилителем и стабильность. Результаты моделирования также показывают, что надежность надежного контроллера H∞, оптимизированного с помощью генетического алгоритма, выше, и устойчивость вилочного погрузчика также выше.

Номенклатура
относительно двигателя : двигателя Напряжение на клеммах двигателя
: Момент инерции относительно маховика
: Момент инерции относительно выходного вала
: Момент инерции
Коэффициент демпфирования маховика
: Коэффициент демпфирования выходного вала
: Коэффициент демпфирования двигателя
: Выходной крутящий момент датчика крутящего момента
Рабочий момент привода
: Эквивалентный момент сопротивления рулевого управления выходному валу
: Силовой момент на выходе двигателя
: Электромагнитный момент двигателя
: Передаточное отношение выходного вала к двигателю
: Передаточное число от выходного вала к переднему колесу
: Жесткость датчика крутящего момента
: Коэффициент обратной ЭДС двигателя
: Коэффициент электромагнитного момента
: Коэффициент соотношения между крутящим моментом сопротивления колеса и передним колесом
: Эквивалентная поперечная жесткость выходного вала
: Коэффициент жесткости двигателя
40 α угол выходного вала от маховика
δ : Эквивалентный угол выходного вала от рулевого колеса
θ : Угол поворота мотора рулевого управления
:
: Фактическое p Рабочий ток двигателя
: Идеальный ток мощности двигателя
: Эквивалентное сопротивление двигателя
: Взаимодействие с дорожным покрытием

7 Скорость автомобиля

: Наклон силового тока
: Качество автомобиля
: Нелинейная часть системы, изменяющиеся во времени и другие факторы.
Доступность данных

В статью включены данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (NNSF) в рамках гранта 51577046, Национального плана ключевых исследований и разработок «Разработка важных научных приборов и оборудования» №

.2016YFF0102200.

Сборка ЭБУ для систем рулевого управления с электроусилителем

Интеллектуальные автомобильные светодиодные драйверы добавляют интеллекта везде, кроме водительского сиденья


Хотя семейство четырехканальных ИС линейных светодиодных драйверов ROHM ускользнуло от моего внимания, когда было объявлено о нем в прошлом году, их особенности и упрощенная тепловая конструкция были слишком интересны, чтобы их игнорировать. Большая часть этого двухминутного видео - это базовые вещи, которые мы узнали в ET-102:

. Если у вас хватит терпения пройти через это, есть подробное описание их «умного» подхода и того, как он упрощает дизайн, экономя место, электроэнергию, и, согласно ROHM, стоимость решения.Если это привлекло ваше внимание, вы можете посетить страницу продукта на веб-сайте ROHM, щелкнув здесь.

Рожден быть мягким: компактный 48-вольтовый драйвер двигателя BLDC помогает сэкономить место в системах с умеренным HEV


DRV3255-Q1, бесщеточный драйвер двигателя постоянного тока (BLDC) класса 0 AEC-Q100, недавно представленный Texas Instruments , должно помочь ускорить разработку мягких гибридных электромобилей (MHEV), в которых используются 48-вольтовые системы моторного привода. Трехфазный модуль драйвера высокой мощности на 48 В может обеспечивать мощность до 30 кВт для систем управления двигателями в MHEV, таких как тяговые инверторы и стартер-генераторы, при уменьшении общего размера системы двигателей на целых 30%.Драйвер двигателя, соответствующий функциональной безопасности, был разработан в соответствии с сертифицированным TÜV SÜD процессом разработки функциональной безопасности TI, что позволяет проектировать конструкции, которые могут быть сертифицированы для уровней до ASIL D.

MHEV разрабатываются многими производителями автомобилей для быстрого сокращения выбросы парниковых газов от существующих транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. В этих приложениях способность DRV3255-Q к высокому току привода улучшает время отклика 48-вольтовой системы моторного привода, позволяя даже тяжелым транспортным средствам, таким как внедорожники и грузовики, разгоняться быстрее.

Для двигателей, требующих тока до 600 А, DRV3255-Q1 может напрямую управлять полевыми МОП-транзисторами с зарядом затвора до 1000 нКл. Кроме того, драйвер двигателя защищает системы трансмиссии с напряжением 48 В от переходных процессов при переключении до 95 В и условий сброса нагрузки в широком диапазоне температур (от -40 до 150 ° C). Он также объединяет активную логику короткого замыкания как высокого, так и низкого уровня, которая обеспечивает динамическую реакцию на сбой путем автоматического переключения драйвера двигателя в активный режим короткого замыкания в условиях перенапряжения.Этот двухрежимный подход защищает двигатель и электрические компоненты автомобиля от перенапряжения, оптимизируя работу системы.

Чтобы упростить процесс сертификации соответствия требованиям безопасности для продуктов конечного использования, DRV3255-Q1 был разработан с использованием сертифицированного TI процесса разработки аппаратного обеспечения функциональной безопасности. Он включает встроенные механизмы безопасности и документацию, такую ​​как режимы отказов, последствия и диагностический анализ, а также руководство по функциональной безопасности. В дополнение к механизмам безопасности для режимов внутреннего отказа устройства, контакты цифрового ввода / вывода выдерживают абсолютное максимальное напряжение до 75 В, чтобы защитить DRV3255-Q1 от перенапряжения внешнего источника питания 12 В.

DRV3255-Q1 теперь доступен от TI в плоском 64-выводном четырехконтактном корпусе. Цены начинаются с 3,99 долларов США за 1000 штук. Для получения дополнительной информации см. Www.ti.com/DRV3255-q1-pr. Для получения дополнительной информации о разработке приложений с помощью DRV3255-Q1 загрузите технический документ «Как построить небольшую функционально безопасную систему моторного привода MHEV на 48 В и 30 кВт».

SiC MOSFET на 650 В обеспечивают превосходную коммутацию, плотность и надежность автомобильного уровня


ON Semiconductor объявила о выпуске новой серии AECQ101 и промышленных МОП-транзисторов на 650 В из карбида кремния требовательные приложения, в которых плотность мощности, эффективность и надежность являются ключевыми факторами.Их скорость переключения, эффективность и тепловые характеристики приводят к повышенной плотности мощности, уменьшению электромагнитных помех (EMI) и уменьшению размера и веса системы на системном уровне.

С помощью этих новых SiC-устройств, по словам компании, разработчики могут создавать такие продукты, как бортовые зарядные устройства (OBC) для электромобилей, солнечные инверторы, серверные блоки питания (БП), телекоммуникации и источники бесперебойного питания (ИБП) с значительно лучшая производительность и надежность, чем сопоставимые конструкции на основе кремния.В полевых МОП-транзисторах используется новая конструкция активных ячеек ON Semi в сочетании с передовой технологией тонких пластин, что дает устройству лучший в своем классе показатель качества R sp (R DS (on) * область) для напряжения пробоя 650 В. NVBG015N065SC1, NTBG015N065SC1, NVh5L015N065SC1 и NTh5L015N065SC1 имеют самый низкий R DS (on) (12 мОм) на рынке. Эта технология также оптимизирована для минимизации потерь энергии, обеспечивая лучшую в своем классе производительность в автомобильных и промышленных приложениях.

Устройства оснащены внутренним резистором затвора (R g ), который оптимизирован для обеспечения максимальной скорости переключения при минимизации электромагнитных помех, устраняя необходимость применения внешнего резистора затвора. Более высокая импульсная способность, лавинная устойчивость и устойчивость к коротким замыканиям MOSFET способствует повышению прочности, что обеспечивает более высокую надежность и более длительный срок службы устройства. Все новые устройства предназначены для поверхностного монтажа и доступны в стандартных типах корпусов, включая TO247 и D2PAK.Для получения дополнительной информации о SiC MOSFET на 650 В компании ON щелкните здесь.

Прецизионный магнитный датчик положения поворота повышает эффективность и надежность электродвигателя


Новый магнитный датчик положения поворота, разработанный компанией AMS, призван помочь конструкторам создавать более безопасные, умные и эффективные электромобили. AS5116 - это устройство, сертифицированное по стандарту AEC-Q100 Grade 0, которое обеспечивает точные бесконтактные измерения угла в сложных автомобильных приложениях, таких как высокоскоростные двигатели.Выходы датчика обладают присущей нелинейностью всего 1 градус (максимум) при полном повороте на 360 градусов при скорости вращения до 30 000 об / мин. Выходной шум составляет 2,47 мВ (среднеквадратичное значение) при рабочем напряжении 5 В. Эти характеристики позволяют AS5116 выдавать точные результаты измерений, обеспечивая основу для эффективной коммутации двигателя.

AS5116 был разработан для надежной работы, с выходами архитектуры дифференциального зондирования, которые отклоняют помехи от паразитных магнитных полей, которые обычно индуцируются высоковольтными кабелями и другими компонентами автомобиля.При правильном размещении внутри двигателя бесконтактный магнитный датчик изолирован от повреждений, вызванных пылью, грязью, жиром, влагой и другими загрязнителями. Эти особенности позволяют производителям отказаться от дорогостоящего и громоздкого экранирования, необходимого для конкурирующих сенсорных систем, при сохранении безопасной работы.

AS5116 поставляется в 8-выводном корпусе SOIC, отвечающем требованиям AEC-Q100 Grade 0, с занимаемой площадью 4,9 × 6,0 мм, что позволяет легко интегрировать его в макеты автомобильных системных плат.К нему прилагается специальное руководство по безопасности, чтобы поддержать усилия клиентов по соблюдению требований стандарта ISO 26262.

Микросхема поворотного датчика положения AS5116 уже доступна в серийном производстве. Образцы запросов или дополнительную техническую информацию можно найти на сайте https://ams.com/AS5116.

Резервная батарея для электромобилей


Электромобили в настоящее время находятся в переходном состоянии, при этом большая часть электроники кабины по-прежнему зависит от устаревших систем питания 12 В и, в большинстве случаев, от склонных к сбоям свинцово-кислотных 12 -V аккумулятор.В недавнем отчете о применении Texas Instruments рассматривает, как повысить надежность электромобиля путем включения полностью изолированного резервного источника питания высокого и низкого напряжения в систему тягового инвертора для питания низковольтных компонентов при выходе из строя 12-вольтового источника. аккумулятор.

Щелкните здесь, чтобы прочитать « Повышение устойчивости системы инвертора тяги с помощью резервного источника питания высокого напряжения » (PDF).

Компактный полумост MOSFET с рейтингом AEC-Q101 снижает индуктивные паразиты


Новая серия автомобильных силовых модулей от Nexperia (верхняя и нижняя стороны) позволяет сэкономить место. Формат пакета LFPAK56D, отвечающий требованиям AEC-Q101.Компактный модуль объединяет полевые МОП-транзисторы, компоненты терморегулирования и соединительное оборудование, необходимое для полного полумостового решения, обеспечивающего ток до 98 А, что подходит для использования в трехфазных автомобильных силовых агрегатах, таких как топливные и водяные насосы, системы управления двигателями и постоянного тока. -преобразование мощности постоянного тока.

Полученное решение занимает на 30% меньше площади печатной платы и дает на 60% меньше паразитной индуктивности, чем сопоставимая конструкция на основе дискретных полевых МОП-транзисторов. Формат пакета также имеет гибкие выводы для повышения общей надежности и внутреннее соединение с медными зажимами между полевыми МОП-транзисторами, что упрощает конструкцию печатных плат и обеспечивает интеграцию plug-and-play с системами следующего уровня.

Обычно в полумостовой схеме соединение на печатной плате между истоком полевого МОП-транзистора верхнего плеча и стоком полевого МОП-транзистора нижнего уровня может создавать значительную паразитную индуктивность. Однако благодаря внутреннему зажиму полумостовой корпус LFPAK56D обеспечивает на 60% меньшую индуктивность.

Выпущены новые полумостовые полевые МОП-транзисторы LFPAK56D: BUK7V4R2-40H и BUK9V13-40H. Оба используют высоконадежный автомобильный кремниевый техпроцесс Trench 9, рассчитаны на 40 В и проверены в ключевых тестах на соответствие автомобильным спецификациям AEC-Q101, вдвое превышающим его.R DS (on) устройств измеряет 4,2 мОм (BUK7V4R2) и 13 мОм (BUK9V13).

Для получения дополнительной информации, включая технические описания продуктов и обучающие видеоролики, посетите сайт www.nexperia.com/lfpak56d-half-bridge.

Электрические аутсайдеры: Станет ли ваш любимый выскочка по производству электромобилей лидером стаи или подрывным убийством?


2020 год, похоже, стал переломным моментом, когда автомобильная промышленность, наконец, исчерпала отговорки, почему они не могут производить электромобили, и начала электрифицировать свой парк.Большая заслуга принадлежит горстке компаний-выскочек, таких как Tesla и Rivian, которые запустили электрическую давку, сделав то, что казалось невозможным несколько лет назад, сегодня кажется неизбежным.

Их неожиданные успехи напугали многих крупных автопроизводителей, заставив их переосмыслить возможности, и вдохновили многих из нас, потребителей, переосмыслить то, о чем мы мечтаем. Итак, это было счастливым сюрпризом, когда Aptera, один из любимых начинающих производителей электромобилей Ли Голдберга, вернулся из мертвых и, опять же, похоже, имеет хотя бы шанс попасть в производство.

Но, он задается вопросом, как вы можете определить, станет ли этот смелый маленький стартап, за который вы болеете, лидером стаи или подрывным убийством? Присоединяйтесь к Ли, когда он обдумывает этот и другие острые вопросы в своем последнем блоге «Electric Underdogs».

Расширенное тестовое решение для зарядки электромобилей и сетевых приложений


Компания Keysight Technologies выпустила регенеративный трехфазный эмулятор переменного тока Scienlab серии SL1200A, комплексное решение от одного производителя, которое предоставляет оборудование, программное обеспечение, консультации и услуги поддержки для тестирования приложений зарядки электромобилей (EV) и электроснабжения (EVSE), а также приложений на границе сети.

Серия Keysight SL1200A обеспечивает испытание трехфазным переменным током до 1200 В переменного тока, от 30 до 630 кВА без использования трансформатора. Доступны два диапазона напряжения: 600 В переменного тока идеально подходит для испытаний низковольтных инверторов, а также для испытаний на зарядку электромобилей и EVSE, в то время как 1200 В переменного тока позволяет проводить испытания на сквозное высоковольтное напряжение (HVRT) без необходимости большая и сложная испытательная установка.

Система решает многие проблемы, возникающие из-за быстрой электрификации транспортных средств, которая, как ожидается, создаст значительные потребности в зарядке в сети, а также возможностей, предоставляемых приложениями питания от транспортного средства к электросети (V2G).Глобальные электрические сети приближаются к периоду быстрой эволюции и усложнения, в первую очередь за счет растущего внедрения переменных возобновляемых источников энергии (VRE) и распределенных энергоресурсов (DER) в виде солнечной и ветровой энергии. Этот аккумулятор, а также аккумулятор для коммунальных служб создает проблемы при тестировании в приложениях для зарядки EV / EVSE и сетевых приложений.

Серия SL1200A компании Keysight решает эти проблемы с помощью следующих функций:

  • Мощный трехфазный источник питания переменного и постоянного тока, который интегрируется с решениями для зарядки и тестирования инверторов EV / EVSE для полного тестирования устройств.
  • Выход постоянного тока (опция SDC) позволяет проводить испытания зарядки постоянным током большой мощности, до 1000 В постоянного тока и 120 кВт, устраняя необходимость и расходы на дополнительное оборудование.
  • 100% регенеративное (двунаправленное) решение для электропитания с КПД> 85%, которое снижает затраты на испытания.
  • Обеспечьте межфазное напряжение 1200 В (L-L) при полных технических характеристиках без дополнительного оборудования для снижения затрат, повышения производительности и экономии места.

Для получения дополнительной информации о серии SL1200A компании Keysight щелкните здесь.

Понимание передовых технологий рулевого управления с электроусилителем

Электрический или электронный усилитель руля (EPS) существует уже более десяти лет. На данный момент технология ни в коем случае не нова, и мы несколько раз писали на эту тему здесь, в Motor Age за последние несколько лет. Однако новые технологии, использующие систему EPS, дают новый поворот.

На данный момент мы знакомы с технологиями, включая рулевые рейки и колонки с электрическим приводом, блоки управления рулевым управлением и различные устройства ввода, включая датчики крутящего момента, датчики угла поворота рулевого колеса и т.п.Внедрение электроусилителя рулевого управления произошло из-за двух основных требований: возможность иметь гидроусилитель на транспортном средстве без гидравлического насоса рулевого управления с ременным приводом, которое началось с Toyota Prius и теперь используется на рынке электромобилей / HEV. Другая цель заключалась в необходимости уменьшить паразитную нагрузку на двигатель в виде насоса с ременным приводом с целью повышения экономии топлива. Помощь предоставляется только тогда, когда водитель, управляющий рулевым колесом, отклоняется от положения для движения по прямой.Датчик угла поворота рулевого колеса и датчик крутящего момента работают вместе с ЭБУ рулевого управления с гидроусилителем, чтобы определить объем необходимой помощи. Такой стиль помощи в рулевом управлении «по требованию» сводит к минимуму потребление электроэнергии, что снижает ток возбуждения в генераторе и, в конечном итоге, улучшает экономию топлива. В результате значительно улучшилось общее впечатление от систем рулевого управления. При управлении этими автомобилями с EPS-рулевым управлением трудно не заметить, насколько значительно уменьшилось усилие рулевого управления для водителя.

(Фото любезно предоставлено Subaru Media) Система Subaru Eyesight - это пример того, как производители подключают технологии к системе EPS для повышения безопасности водителя.

От ассистента водителя до?
Электроусилитель руля в базовой реализации кажется довольно простой. Сложность увеличивается из-за входов в ЭБУ рулевого управления через сеть связи CAN. Производители используют данные о числе оборотов двигателя через модуль управления двигателем, данные о скорости и торможении автомобиля от блока управления ABS / противоскользящим блоком, а также данные от систем безопасности, включая камеры распознавания впереди. Важно отметить, что водитель больше не является единственным источником рулевого управления и усилителя рулевого управления.Производители начали внедрять новые стратегии использования системы EPS после многих лет исследований технологий беспилотных транспортных средств. Хотя мы еще не совсем готовы к использованию беспилотных транспортных средств, мы начинаем видеть предзнаменования, многие из которых связаны с системой EPS. Системы безопасности, такие как ABS, системы контроля устойчивости и круиз-контроля, начинают использовать систему рулевого управления для выполнения таких задач, как выполнение корректировки рулевого управления для стабилизации буксирующего или катящегося транспортного средства и других задач, таких как удержание уставшего и дремлющего водителя на своей полосе движения.Диагностика этих систем потребует глубокого понимания электрических принципов, мультиплексных систем связи, а также использования послепродажного или заводского оборудования для извлечения кодов неисправности и выполнения таких функций, как сброс угла поворота рулевого колеса, диагностика проблем со связью и калибровка усовершенствованной камеры и радара. системы. Доступ к заводской сервисной информации и диаграммам будет иметь важное значение, а это означает, что способность обрабатывать сложные системные стратегии и применять их к хорошо спланированной диагностической стратегии будет иметь первостепенное значение.Заводская оснастка в настоящее время является единственным способом выполнения дополнительных услуг, таких как регулировка / калибровка камеры распознавания вперед, если это необходимо выполнить в случае столкновения или при замене связанных частей системы, таких как лобовое стекло.

Lane Keep Assist, система наблюдения за полосой движения и системы предупреждения о выезде с полосы движения - это лишь некоторые из патентованных названий, используемых для системы безопасности, которая использует камеру распознавания переднего хода и в некоторых случаях несколько камер и / или датчиков для поддержания положения транспортного средства в полосе движения во время движения. при использовании круиз-контроля или при срабатывании системы выезда за пределы полосы движения при нормальном вождении.Это достигается за счет способности камеры, обращенной вперед, обнаруживать нарисованные светоотражающие полосы на дороге. Если водитель начинает засыпать, он может занести полосу движения. Когда камера распознавания переднего хода и датчик рулевого управления подтверждают, что водитель не намеревается менять полосу движения и дрейфует, эти системы связываются с ЭБУ рулевого управления и корректируют положение в полосе движения.

(Фото любезно предоставлено Subaru Media) Subaru использует камеру, обращенную вперед, чтобы удерживать водителя на своей полосе движения через систему EPS.

Пример

С выпуском Prius 2016 года компания Toyota представила Toyota Safety Sense (TSS). TSS теперь является стандартной функцией всей линейки продуктов Toyota и в большинстве случаев включает предупреждение о выезде с полосы движения с функцией помощи при рулевом управлении. Важно отметить, что на данный момент технология этого типа присутствует практически во всех брендах. Для наших целей мы рассмотрим версию этой технологии Toyota. Во время национального мероприятия по обучению инструкторов я принял участие в курсе по новой модели Prius 2016 года, который был посвящен этой системе, а также диагностике и калибровке камеры и миллиметрового радара.Эта система теперь внедряется во всю линейку продуктов Toyota. Хотя эта система характерна для Toyota, она рисует картину сложности систем, связанных с системой EPS.

В основе системы установлена ​​камера на лобовом стекле со сложной защелкой и крышкой. Камера и ее расположение в кронштейне для крепления на лобовое стекло требуют особого внимания во время обслуживания после замены связанных деталей или в случае столкновения. В служебной информации Toyota компания Toyota указывает следующие соображения при работе с камерой:

  • При замене передней камеры распознавания замените ее на новую.
  • Не прикасайтесь к объективу камеры. Если прикоснулись к объективу камеры, не используйте переднюю камеру распознавания.
  • Если передняя камера распознавания ударилась или упала, замените ее новой.
  • Если камера переднего распознавания не установлена ​​должным образом, обучение оптической оси камеры переднего распознавания не может быть выполнено должным образом. Убедитесь, что передняя камера распознавания надежно установлена.
  • Замените переднюю камеру распознавания, если на объективе камеры есть посторонние предметы.
  • При замене лобового стекла автомобиля, оснащенного камерой распознавания вперед, убедитесь, что используете оригинальные запчасти Toyota. Если используется не оригинальная деталь Toyota, камера распознавания вперед не может быть установлена ​​из-за отсутствия кронштейна. Кроме того, динамическая радиолокационная система круиз-контроля, система предупреждения о выезде с полосы движения, система предупреждения столкновений, система камеры распознавания вперед или автоматическая система дальнего света могут не работать должным образом из-за разницы в коэффициенте пропускания или черной керамической окантовки.
  • Если кронштейн камеры переднего распознавания деформирован или поврежден, замените его вместе с лобовым стеклом.
  • Если есть какие-либо посторонние предметы в области лобового стекла перед передней камерой распознавания, очистите лобовое стекло перед установкой передней камеры распознавания.

После замены компонента необходимо выполнить калибровку системы. Это потребует использования заводского сервисного инструмента (Techstream для продуктов Toyota Lexus).В то время как платформы для послепродажного сканирования изо всех сил пытаются сделать эти услуги функциональными в рамках своих инструментов, заводской инструмент может потребоваться, пока это не станет реальностью. Помимо сканирующего прибора потребуется набор специальных сервисных инструментов для прицеливания и настройки камеры. Эти инструменты представляют собой подставку и, в некоторых случаях, серию отражателей, предназначенных для размещения на определенных расстояниях во время процесса калибровки. До сих пор не было стандартизации между производителями, чтобы помочь независимой ремонтной отрасли в предоставлении этой услуги своим клиентам.Это означает, что для каждой марки автомобиля, которую вы планируете обслуживать, может потребоваться запатентованная цель и специальный набор инструментов для обслуживания. Другая сложность заключается в отсутствии стандартизированного источника для распространения этих инструментов, что требует от независимого магазина связываться с соответствующими производителями и покупать их у разных поставщиков. Добавьте к этому огромную стоимость этих инструментов, и вы получите новую зону обслуживания, участие в которой будет стоить довольно дорого.

Toyota использует специальную подставку для сервисных инструментов и мишень, на которую можно распечатать служебную информацию, чтобы выполнить калибровку камеры, обращенной вперед. Отвес используется для определения средней линии автомобиля.

Если вы планируете предлагать эти услуги по калибровке своей клиентской базе, вам нужно будет выделить для этого место, которое у вас есть в магазине. Магазины с ограниченными метражами могут быть исключены, так как для проведения этой процедуры потребуется большое количество ровного, ровного, хорошо освещенного пространства. Тойоте требуется беспрепятственная, ровная площадка размером 10 на 10 футов перед автомобилем.Это единственное требование запрещает многим магазинам выполнять эту функцию. Существует множество соображений относительно местоположения освещения и потенциальных теней, а также изображений в зоне обнаружения камеры, которые могут повлиять на возможность выполнения калибровки. Хорошая идея - иметь в вашем магазине специальную зону для выполнения этой функции. Подумайте о том, чтобы зайти в местный ремонтный цех и спросить их, можно ли вам положить несколько больших кусков картона в качестве фона за мишенью.Для этого хорошо подойдет капот (или несколько из них).

После того, как вы решили окунуться в эти типы услуг, учтите, что при первом использовании одной из этих услуг вам потребуется немало времени на обучение, поэтому планируйте потратить довольно много времени на настройку - несколько часов по крайней мере, с первого раза.

Питер Пернис, преподаватель муниципального колледжа округа Саффолк, определяет целевое размещение. Конкретные места необходимо определить для выполнения калибровки передней камеры.

Для подготовки необходимо установить давление в шинах на заданное значение и очистить лобовое стекло. Мишень должна быть распечатана на основе служебной информации, ее нужно будет измерить и сравнить с указанными спецификациями размера. Затем цель должна быть размещена в точных местах, определенных путем нанесения серии линий и выполнения нескольких точных измерений.Это начинается с определения центральной линии автомобиля с помощью отвеса и выполнения точных инструкций из сервисной информации. Именно поэтому это работа компетентного, ориентированного на процесс техника. После проведения измерений и определения целевых местоположений сканирующий прибор будет использоваться для завершения процесса. В общем, на это у группы опытных специалистов и инструкторов ушло в среднем около двух часов, чтобы завершить первый раз.

Хотя это и не является невыполнимой задачей, идея выполнения этих калибровок может вызвать у вас ощущение, что это просто еще один инструмент, который нужно купить, и еще одна задача, которую нужно выполнить.Хотя вы можете быть правы в своем мышлении, вы можете считать, что это верхушка айсберга, в котором движется EPS и связанные с ней системы.

(Фото любезно предоставлено Дэйвом Махольцем, Toyota Information System) Новые поколения EPS имеют множество диагностических кодов неисправностей, которые могут помочь в диагностике системы.
(Фото любезно предоставлено Toyota Media) Prius 2016 года представил использование камеры распознавания вперед, которая используется для удержания автомобиля на своей полосе движения через систему EPS.

Общая диагностика систем EPS стала немного более управляемой благодаря наличию диагностических кодов неисправностей и оперативных данных. В некоторых случаях может быть доступен более широкий набор диагностической информации. Исторические данные управления автомобилем Toyota обеспечивают такое понимание, позволяя технику просматривать события по мере их возникновения с соответствующими ключевыми циклами. Думайте об этом как об улучшенных данных стоп-кадра. История управления автомобилем началась с Prius 2016 года, но распространяется по линейкам продуктов, позволяя технику получить новый набор данных для диагностики.

Система EPS будет продолжать развиваться, и с ожидаемым толчком к беспилотным транспортным средствам, системы, использующие EPS, будут продолжать развиваться. Как и в случае с любой другой технологией, прочтите служебную информацию, чтобы понять систему, над которой вы работаете, составьте согласованный план и приступите к диагностике. Не забывайте, что научный подход к диагностике включает сбор данных, выполнение тестов для подтверждения и исключения гипотез и использование всего процесса для постановки точного диагноза.

Разница между Electric Vs.Гидравлическое рулевое управление объясняется экспертом Concord

Технические специалисты компании Christian Brothers Automotive Concord, в Конкорде, Северная Каролина, собираются обсудить различия между системами рулевого управления с электрическим и гидравлическим усилителем.

Электроусилитель руля обеспечивает лучшую экономию топлива

Автомобили с системами EPS не имеют гидравлических насосов или поршней. Однако они поставляются с более упрощенным электродвигателем, предназначенным для усиления команд рулевого управления, отдаваемых водителями.Этот метод снижает вес автомобиля. Кроме того, система EPS не использует мощность двигателя, как гидравлические системы. В целом система рулевого управления с электроусилителем более эффективна.

Системы рулевого управления с гидроусилителем требуют меньшего технического обслуживания.

Очевидно, что автомобили с гидроусилителем рулевого управления нуждаются в жидкости для работы. У автомобилей с EPS на один тип жидкости меньше, о чем следует беспокоиться. Кроме того, автомобили с электрическими системами легче калибровать.Как правило, все, что для этого требуется, - это небольшая настройка в программировании.

Какая система работает лучше?

Система, которая предлагает водителям наилучшую управляемость, по-прежнему является часто обсуждаемой темой. Некоторые считают, что гидравлическая система обеспечивает лучшее ощущение дороги, а система EPS имеет тенденцию делать вождение несколько скучным. Поскольку эти мнения субъективны, вам следует сесть за руль автомобиля EPS и испытать его на себе.

Ремонтные услуги при проблемах с гидроусилителем рулевого управления в Christian Brothers Automotive Concord

Если вы заметили, что ваш автомобиль не реагирует должным образом на ваше рулевое управление или что рулевое колесо труднее управлять, скорее всего, у вас проблема с ваша система рулевого управления с гидроусилителем.В автомобилях с гидравлической системой могут возникнуть утечки жидкости. Устранение утечки с последующим заполнением автомобиля жидкостью для гидроусилителя руля решит проблему. Существуют и другие компоненты, такие как ремни, уплотнения и шланги, которые также могут потребовать замены для обеспечения бесперебойной работы автомобиля.

Мы ценим наших клиентов в нашей местной автомастерской в ​​Конкорде, Северная Каролина. Если у вас возникли проблемы с гидроусилителем рулевого управления, наша команда будет более чем счастлива провести диагностику вашего автомобиля и обсудить с вами все варианты ремонта автомобиля.Наша цель - обучить наших клиентов и позволить им принимать наиболее обоснованные решения относительно своего автомобиля.

Наши услуги также подкреплены нашей гарантией Nice Difference сроком на 2 года / 24 000 миль. Чтобы назначить встречу по любому из ваших потребностей в обслуживании гидроусилителя руля, просто позвоните нам в Christian Brothers Automotive Concord. Посмотрите на приятную разницу!

JTEKT CORPORATION | Электроусилитель руля

Электроусилитель руля

Рулевая колонка с электроусилителем

Наброски

  • Поскольку блок гидроусилителя расположен в кабине, этот тип системы рулевого управления подходит для компактных автомобилей, у которых меньше места в машинном отделении.
  • Этот тип в принципе принят для легких, компактных и средних автомобилей.

Каталог Скачать

Рулевое управление с шестерней и электроусилителем

Наброски

  • Эта система рулевого управления оснащена гидроусилителем на валу шестерни (внутри машинного отделения) и отличается бесшумностью по сравнению с рулевой колонкой.

Каталог Скачать

Рулевое управление с электроусилителем с двумя шестернями

Наброски

  • Поскольку вспомогательная функция этой системы рулевого управления отделена от вала рулевого колеса, степень свободы установки увеличивается, и вместе с оптимальной прочностью конструкции достигается большая мощность.

Каталог Скачать

Рулевое управление с прямым приводом и электроусилителем

Наброски

  • Поскольку вал рейки получает прямую помощь, достигается низкое трение, низкая инерция и идеальное ощущение рулевого управления.

Каталог Скачать

Электронасосный гидроусилитель руля

Наброски

  • Это энергосберегающая система рулевого управления с гидроусилителем, в которой гидравлический насос приводится в действие под управлением микрокомпьютера.
  • Благодаря поддержке режима остановки на холостом ходу потребление энергии в режиме без рулевого управления (при движении по прямой) снижается примерно на 80% (режим 10-15) по сравнению с мощностью в лошадиных силах.

Каталог Скачать

% PDF-1.4 % 315 0 объект > эндобдж xref 315 87 0000000016 00000 н. 0000002658 00000 н. 0000002829 00000 н. 0000002881 00000 н. 0000002917 00000 н. 0000003582 00000 н. 0000003714 00000 н. 0000003846 00000 н. 0000003985 00000 н. 0000005783 00000 н. 0000005998 00000 н. 0000006135 00000 н. 0000006274 00000 н. 0000007995 00000 н. 0000008134 00000 п. 0000009450 00000 н. 0000010825 00000 п. 0000012045 00000 п. 0000013711 00000 п. 0000014248 00000 п. 0000015835 00000 п. 0000017367 00000 п. 0000018555 00000 п. 0000019743 00000 п. 0000022393 00000 п. 0000027284 00000 п. 0000027723 00000 п. 0000048706 00000 п. 0000048787 00000 п. 0000049055 00000 н. 0000049125 00000 п. 0000049543 00000 п. 0000086599 00000 п. 0000086680 00000 п. 0000086948 00000 п. 0000087018 00000 п. 0000087542 00000 п. 0000109769 00000 н. 0000109850 00000 п. 0000110118 00000 п. 0000110188 00000 п. 0000110558 00000 п. 0000112639 00000 н. 0000112687 00000 н. 0000118633 00000 н. 0000123348 00000 н. 0000123396 00000 н. 0000124397 00000 н. 0000124442 00000 н. 0000124974 00000 н. 0000125526 00000 н. 0000125559 00000 н. 0000125621 00000 н. 0000125680 00000 н. 0000125726 00000 н. 0000125838 00000 н. 0000126311 00000 н. 0000159484 00000 н. 0000159753 00000 н. 0000160230 00000 н. 0000162005 00000 н. 0000162293 00000 н. 0000162419 00000 н. 0000164418 00000 н. 0000164623 00000 н. 0000165189 00000 н. 0000172041 00000 н. 0000172122 00000 н. 0000172391 00000 н. 0000172461 00000 н. 0000172691 00000 н. 0000173042 00000 н. 0000173494 00000 н. 0000173938 00000 н. 0000175684 00000 н. 0000175723 00000 н. 0000219324 00000 н. 0000219363 00000 п. 0000219421 00000 н. 0000219487 00000 н. 0000219559 00000 н. 0000219647 00000 н. 0000219751 00000 п. 0000219793 00000 п. 0000219876 00000 н. 0000219918 00000 н. 0000002036 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 401 0 объект > поток xb```g` "յ @ (1mr) [ǐsdEȷ0`̪j] ?: OR2UFhe ^ b'i} -> ܵ ە kA5rd = ҝZ, nC1.