Как работает гидроусилитель руля.



Принцип работы гидравлического усилителя рулевого управления и взаимосвязь элементов его конструкции рассмотрим на примере гидроусилителя руля автомобиля КамАЗ (рис. 1).

При прямолинейном движении автомобиля золотник 18 и винт 13 находятся в нейтральном положении. Масло из насоса свободно проходит через золотник и обе полости силового цилиндра 6 и 23, и далее через радиатор 1 сливается в бачок насоса.

При повороте рулевого колеса направо (рис. 1,а) винт 1 вывертывается из гайки 6, а из-за сопротивления управляемых колес возникает сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом положении влево. Когда эта сила превысит усилие предварительного сжатия центрирующих пружин 4, винт вместе с золотником 12 сместится. При этом полость А силового цилиндра отсоединяется от линии слива, оставаясь при этом соединенной с линией нагнетания, а полость

Б отсоединяется от линии нагнетания.
Рабочая жидкость поступит в полость А цилиндра и начнет оказывать давление на поршень-рейку, создавая дополнительное усилие на зубчатом секторе вала 7 сошки рулевого механизма, что способствует повороту управляемых колес.

При повороте рулевого колеса налево (рис. 1,б) винт с золотником 12 смещаются вправо, преодолевая усилие сжатия центрирующих пружин 4. Рабочая жидкость под давлением начнет поступать в полость Б, воздействуя на поршень-рейку 8, а полость А соединится с линией слива.
Поршень-рейка 8 под действием суммарного усилия, создаваемого водителем и рабочей жидкостью, повернет вал 7 сошки и далее через привод управляемые колеса.

***



Давление в полостях А и Б силового цилиндра при повороте увеличивается пропорционально повышению сопротивления колес. Одновременно возрастает давление в полостях между плунжерами

3.
В результате получаем динамическую взаимосвязь — чем больше сопротивление повороту колес, а следовательно чем выше давление масла в полости силового цилиндра, тем больше усилие, с которым золотник 12 стремится вернуться в среднее положение, а также усилие на рулевом колесе.
Таким образом обеспечивается силовое слежение.

Остановка рулевого колеса при повороте в любую сторону приводит к тому, что поршень-рейка 8, винт 1 и золотник 12 под действием центрирующих пружин 4 и перепада давления масла в полостях А и Б силового цилиндра сместятся в осевом направлении к среднему положению.
При этом золотник займет такое положение, при котором через щель для прохода масла в соответствующей полости цилиндра будет поддерживаться давление, необходимое для удержания управляемых колес в повернутом положении.

Таким образом обеспечивается кинематическое следящее действие усилителя рулевого управления.

При резком ударе или толчке со стороны колес во время движения, например при разрыве колеса, поршень-рейка 8 и винт 1 с золотником 12 сместится в осевом направлении.
При этом в результате перемещения золотника полость цилиндра, находящаяся с противоположной стороны, соединится с линией нагнетания насоса.
Возрастающее давление рабочей жидкости на поршень-рейку 8 уравновесит силу удара, и управляемые колеса не изменят своего положения, что позволит сохранить заданное направление движения и предотвратить возможную аварию.

При неработающем насосе, например во время буксировки автомобиля, управление автомобилем было бы очень затруднительно, так как находящаяся в полостях

А и Б жидкость препятствовала бы перемещению поршня, и к рулевому колесу пришлось бы прикладывать значительное усилие, чтобы выдавливать ее в бачок насоса.
Поэтому обратный клапан плунжера 9 при повышении давления в любой полости во время перемещения поршня открывается и позволяет перетекать жидкости в противоположную полость, что облегчает поворот рулевого колеса.

***

Электрический усилитель рулевого управления — ЭУР



Главная страница

• Страничка абитуриента

Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71
  

Специальности

• Ветеринария
• Механизация сельского хозяйства
• Коммерция
• Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Гидроусилитель МАЗ: эффективное управление грузовиком

08. 01.2015 #Гидроусилитель руля МАЗ # Гидроусилитель руля # МАЗ

Гидроусилитель МАЗ: эффективное управление грузовиком

Эффективная работа системы рулевого управления грузового автомобиля во многом определяется работой гидроусилителя. Благодаря этому узлу поворачивать колеса загруженного автомобиля можно с минимальными усилиями, прилагаемыми к рулю. Наличие в системе управления МАЗа гидроусилителя обеспечивает его безопасность на дороге и оптимальную управляемость в любой дорожной ситуации.

Безопасная эксплуатация грузового транспорта во многом определяется его эффективным управлением в процессе движения. Раньше управление грузовым автомобилем, да еще при полной его загрузке, было достаточно непростой задачей, которая требовала от водителя достаточных физических усилий. Сегодня же все грузовики комплектуются гидроусилителями, при помощи которых достаточно легко управлять грузовой техникой.

Особенности рулевого управления МАЗа

Рулевое управление грузовиков МАЗ состоит из нескольких узлов и механизмов, благодаря которым осуществляется поворот передних колес и движение автомобиля по выбранной траектории. Главной особенностью рулевого управления этих транспортных средств является наличие гидроусилителя, обеспечивающего легкое управление многотоннажной техникой. К основным элементам рулевого управления относятся:

• рулевое колесо с колонкой;
• рулевой механизм;
• рулевой привод с системой продольных и поперечных тяг;
• гидроусилитель.

При помощи рулевого колеса, которое крепится на рулевом валу, входящему в состав рулевой колонки, передается поворотное усилие от водителя к рулевому механизму. В свою очередь, механизм задействует рулевой привод, который и способствует повороту колес в нужную сторону на определенный угол. Привод выполнен в трапециевидной форме и включает в себя систему рулевых тяг (поперечные и продольные) и рычагов поворотных цапф, отвечающих за поворот колеса.

Для ограничения угла поворота колес поворотные цапфы снабжены стопорными болтами, благодаря которым при достижении крайнего положения колес не допускается контакта подвижных частей с рамой автомобиля. Минимизировать требуемые усилия от водителя и облегчить весь процесс передачи механических усилий, способствующих повороту колес, позволит специальный узел — гидроусилитель.

Основные функции МАЗ-гидроусилителя

Гидроусилитель рулевого привода МАЗ играет важную роль в процессе управления автомобилем. От его эффективной работы зависит не только легкость управления грузовиком, но и безопасность при перевозке грузов. К основным функциям, для которых предусмотрен этот узел, относятся:

• минимизация усилий, требующихся для поворота руля в ту или иную сторону;
• гарантирование устойчивости транспортному средству при его движении, особенно по неровному покрытию;
• создание обратной связи-отдачи между управляемыми колесами и рулем/водителем.

Конструкция гидроусилителя грузовика МАЗ

МАЗ-гидроусилитель, с автономным силовым цилиндром в своей конструкции, имеет следующие узлы:

• распределитель, регулирующий потоки рабочей жидкости;
• силовой цилиндр;
• нагнетающий насос;
• соединяющие трубопроводы.

Силовой цилиндр МАЗ и распределитель крепятся на левом лонжероне грузовика. Поршень со штоком могут перемещаться внутри цилиндра, а противоположный конец штока прикреплен к раме. При помощи резьбового соединения к цилиндру монтируется распределитель, включающей в своей конструкции корпус шарниров со стаканом и золотник. Специальные пазы золотника коммутируются с трубопроводами, по которым подается масло от нагнетающего насоса.

Принцип работы гидроусилителя МАЗ

При прямолинейной траектории движения автомобиля распределительный золотник находится в нейтральном положении. При такой его позиции рабочая жидкость гидроусилителя через нагнетательный канал подается на силовой цилиндр, проходит через сливной канал, не воздействуя на тяги.

При повороте руля в одну из сторон, золотник выводится из равновесного состояния и обеспечивает передачу жидкости от нагнетательной магистрали к рабочим полостям цилиндра. В зависимости от левого или правого направления поворота руля, задействуются те или иные полости.

Поворачивание колес происходит посредством воздействия систем поперечных и продольных тяг, а также поворотных цапф. После прекращения поворота руля золотник возвращается в нейтральное положение, «выключая» рабочий режим гидроусилителя.

При неработающем двигателе грузовика, в процессе его транспортировки, гидроусилитель не препятствует управлению машиной, но для этого потребуется гораздо большее усилие.

Важно:

• не допускается длительное время управления автомобилем без работающего усилителя;
• движение при неработающем гидравлическом усилителе следует выполнять со скоростью не выше 20 км/час.

Роль нагнетательного насоса в работе гидроусилителя

Чтобы обеспечить нужный уровень давления рабочей жидкости, гидроусилители МАЗ комплектуются специальными нагнетательными компрессорами шестеренчатого типа. При работе двигателя грузовика насос обеспечивает постоянную подачу масла в гидроусилитель. При прямолинейном движении или пребывании в недвижущемся состоянии поток масла не оказывает воздействий на силовой цилиндр и попросту переходит из нагнетательной магистрали в сливную. Чтобы контролировать количество нагнетаемого в рабочую область силового цилиндра масла, имеется перепускной клапан, он же и обеспечивает контроль давления в системе гидроусилителя.

Признаки поломки гидроусилителя и способы их устранения

Основными признаками неисправности гидроусилителя в системе рулевого управления грузовиков МАЗ являются:

• Для прямолинейного движения автомобиля требуется постоянное подруливание. В этом случае следует проверить крепление рулевого колеса — если причина не в нем, то, возможно, нужно заменить винтовые пары или проверить работу реактивных плунжеров, входящих в состав золотника.
• Самопроизвольное поворачивание колес в одну или другую сторону. Следует проверить работу золотника и механизмов, связанных с его функционированием.
• Сильная отдача на руль при передвижении по неровной поверхности. Важно проверить состояние масла и масляного фильтра, возможно, в систему попал воздух.
• Необходимость приложения к рулю больших физических усилий для поворота колес. Следует проверить уровень масла — возможна его утечка или же попадание воздушных пузырей в систему.

Важно:

При попадании в систему гидроусилителя рулевого управления воздуха следует выполнить его прокачку. Процесс прокачки выполняется на смотровой яме или подъемнике. Выполнять прокачку следует на минимальных оборотах двигателя, открывая и закрывая перепускной клапан рулевого механизма. При работающем двигателе выполняется поворот рулем до крайних положений влево и вправо. Потом открывается перепускной клапан и выпускаются воздушные пузыри. Далее повторяется операция несколько раз, пока весь воздух не выйдет из системы.

Эксплуатируем гидроусилитель правильно

Чтобы гидроусилитель рулевого управления МАЗ работал качественно, важно выполнять несколько правил:

• Следить за уровнем и состоянием масла, при необходимости своевременно менять его;
• Проверять состояние масляного фильтра и менять его при загрязнении;
• Проверять систему на предмет утечки масла;
• Следить за качественной работой привода нагнетательного насоса.

При выявлении неисправностей следует немедленно устранить их, поскольку их наличие может привести к серьезной поломке рулевого управления и возникновению аварийной ситуации.

Другие статьи

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22.06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15.06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Барабан тормозной ГАЗ: управляемость и безопасность горьковских автомобилей

08.06.2022 | Статьи о запасных частях

Тормозные системы большинства ранних и актуальных моделей автомобилей ГАЗ оснащаются колесными механизмами барабанного типа. Все о тормозных барабанах ГАЗ, их существующих типах, конструктивных особенностях и характеристиках, а также о выборе, замене и обслуживании данных деталей — читайте в статье.

#Палец поршневой

Палец поршневой: прочная связь поршня и шатуна

02.02.2022 | Статьи о запасных частях

В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания присутствует деталь, соединяющая поршень с верхней головкой шатуна — поршневой палец. Все о поршневых пальцах, их конструктивных особенностях и способах установки, а также о верном подборе и замене пальцев различных типов подробно рассказано в статье.

Вернуться к списку статей

Принци работы систему гидроусилителя руля

Гидравлический усилитель руля (ГУР) не только обеспечивает комфорт, но и повышает безопасность движения. Он помогает водителю сохранить контроль над автомобилем даже в случае разрыва передней шины. Надежность этого дорогостоящего устройства зависит от своевременного обслуживания.

К появлению усилителей привела необходимость снизить усилие, прилагаемое водителем к рулевому колесу, что особенно важно для грузовых автомобилей. Даже при сложном устройстве и, как следствие, высокой стоимости гидроусилители получили большое распространение благодаря тому, что помимо основной функции (усиления) они:
позволяют уменьшить передаточное отношение рулевого механизма. Это снижает количество оборотов руля между его крайними положениями и, соответственно, увеличивает маневренность;
смягчают удары, передаваемые на руль от неровностей дороги, снижая утомляемость водителя и помогая удержать руль при разрыве передней шины;
сохраняют возможность управления автомобилем при выходе усилителя из строя;
обеспечивают «чувство дороги» и кинематическое следящее действие (см. ниже).

Усилитель руля (рис.1) представляет из себя гидравлическую систему, состоящую из следующих элементов.

Насос обеспечивает давление и циркуляцию рабочей жидкости в системе. Наибольшее распространение получили пластинчатые насосы (рис. 2) благодаря их высокому к. п. д. и низкой чувствительности к износу рабочих поверхностей. Насос крепится на двигателе, а его привод осуществляется ременной передачей от коленчатого вала.

Распределитель направляет (распределяет) поток жидкости в необходимую полость гидроцилиндра или обратно в бачок. Если его золотник (подвижный элемент) перемещается при этом поступательно — распределитель называют осевым, если вращается — роторным. Он может находиться на элементах рулевого привода или на одном валу с рулевым механизмом. Распределитель — это прецизионный (высокоточный) узел, очень чувствительный к загрязнению масла.

Гидроцилиндр преобразует давление жидкости в перемещение поршня и штока, который через систему рычагов поворачивает колеса. Может быть встроен в рулевой механизм или располагаться между кузовом и элементами рулевого привода.

Рабочая жидкость (специальное масло) передает усилие от насоса к гидроцилиндру и смазывает все пары трения. Резервуаром для жидкости служит бачок. В нем расположен фильтрующий элемент, а в пробке — щуп для определения уровня.

Соединительные шланги обеспечивают циркуляцию жидкости по системе усилителя. Шланги высокого давления соединяют насос, распределитель и гидроцилиндр, а по шлангам низкого давления жидкость поступает в насос из бачка и возвращается в него из распределителя.

В современных автомобилях электронный блок (на рисунке не показан) корректирует работу гидроусилителя в зависимости от скорости движения. Это дополнительно повышает безопасность на высокой скорости, так как водителю сложнее резко (непроизвольно) повернуть руль и, соответственно, отклонить автомобиль от траектории.

Работа гидроусилителя с осевым распределителем (без электронного блока) схематично представлена на рис. 2.

При неподвижном рулевом колесе (рис. 2, а) золотник удерживается в среднем (нейтральном) положении центрирующими пружинами. Полости распределителя соединены между собой так, что жидкость свободно перетекает из нагнетательной магистрали в сливную. Насос усилителя работает только на прокачку жидкости по системе, а не на поворот колес.

При повороте руля (рис. 2, б) золотник перемещается и перекрывает сливную магистраль. Масло под давлением поступает в одну из рабочих полостей цилиндра. Под действием жидкости поршень со штоком поворачивает колеса. Они, в свою очередь, перемещают корпус распределителя в сторону движения золотника. Как только рулевое колесо перестает вращаться, золотник останавливается и корпус его «догоняет». Восстанавливается нейтральное положение распределителя, при котором опять открывается сливная магистраль и прекращается поворот колес. Так реализуется кинематическое следящее действие усилителя — обеспечение поворота колес на угол, задаваемый водителем при вращении руля.

«Чувство дороги» — это обратная связь от управляемых колес через усилитель к рулю. Дает информацию об условиях, в которых происходит поворот колес. Для этого, как и на автомобиле без усилителя, на скользкой дороге руль должен поворачиваться легче, чем на сухом асфальте. «Чувство дороги» (силовое следящее действие)помогает водителю правильно работать рулем в любых условиях. Для его осуществления в различных конструкциях распределителей предусмотрены плунжеры, камеры или реактивные шайбы (рис. 2, б). Чем больше сопротивление повороту колес, тем выше давление в цилиндре и распределителе. При этом одна из реактивных шайб с большим усилием стремится вернуть золотник обратно в нейтральное положение. В результате руль становится «тяжелее».

При наезде на препятствие (например, камень) оно воздействует на управляемые колеса, стремясь их повернуть, что особенно опасно на высоких скоростях. Колеса, начав вынужденный поворот, перемещают корпус распределителя относительно золотника, перекрывая сливную магистраль. Масло под давлением поступает в полость цилиндра. Поршень передает усилие на колеса в обратном направлении, не позволяя им поворачиваться дальше. Так как ход золотника небольшой (около 1 мм), автомобиль практически не изменит направление движения. Гидроусилитель не только облегчает водителю поворот колес, но и оберегает пальцы его рук от ударов спицами руля при наездах на препятствия. Небольшой толчок на руле все же будет ощущаться из-за реактивных шайб, давление над которыми возрастет.

 случае прекращения работы насоса (например, при обрыве ремня привода) возможность управления автомобилем сохраняется. Усилие от рулевого механизма в этом случае будет передаваться самим золотником на корпус распределителя и далее на колеса. Жидкость, перетекая через перепускной клапан (на схеме не показан) из одной полости гидроцилиндра в другую, практически не будет препятствовать повороту колес. Но так как гидроусилитель не работает, руль становится «тяжелее».

Принцип работы гидроусилителя с вращающимся (роторным) золотником аналогичен вышеописанному.

Для того чтобы гидроусилитель не вышел из строя раньше времени, необходимо следить за его работоспособностью — если она в норме, усилие на руле будет значительно меньше, чем при выключенном двигателе, а также соблюдать требования инструкции по эксплуатации автомобиля и проводить следующие операции:

• проверять уровень масла в бачке;
• следить за герметичностью системы и как можно быстрее устранять различные утечки;
• проверять и при необходимости регулировать натяжение ремня привода;
• заменять фильтрующий элемент и масло один раз в 1-2 года. Необходимо также производить их замену, если изменился цвет масла.

Во избежание выхода их строя деталей гидроусилителя недопустимо:

• удерживать рулевое колесо в крайнем положении более 5 с — это может вызвать перегрев масла;
• длительно эксплуатировать автомобиль с неработающим насосом — это приводит к быстрому износу деталей рулевого механизма и распределителя, так как они не рассчитаны на такой режим.
• При появлении первых признаков неисправности необходимо установить причину и по возможности как можно быстрее ее устранить.

Узлы рулевого гидроусилителя требуют для ремонта квалифицированного персонала и высокоточного оборудования, поэтому он возможен только в специализированных мастерских. Целесообразность ремонта или замены узла определяется его ценой. В большинстве случаев для отечественных автомобилей выгодней приобретение нового узла, для иномарок — ремонт может обойтись дешевле.

www.zr.ru

Что такое усилитель руля: все, что вам нужно знать

Что такое усилитель руля? Возможно, это одно из лучших нововведений в транспортных средствах со времен колеса. Автомобили не всегда оснащались гидроусилителем руля. На самом деле, это усовершенствование существует всего около 50 лет или около того, и вначале оно использовалось только в роскошных автомобилях. Однако с годами это современное приложение постепенно внедрялось во все автомобили и значительно улучшилось с момента его создания.

Рулевое колесо с усилителем

Проще говоря, усилитель руля – это то, что помогает вам легко поворачивать рулевое колесо. Конечно, без него ваши руки могли бы соперничать с руками греческого бога, но когда дело доходит до усилителя руля, здесь есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд. Современные системы рулевого управления с усилителем изменяют легкость рулевого управления, чтобы улучшить ощущения водителя. Акт управления транспортным средством фактически достигается между рулевым колесом и системой передач. Возможно, вы когда-нибудь слышали термин «рейка и шестерня», говоря об усилителе руля. Это связано с тем, что сегодня наиболее распространенной системой рулевого управления в большинстве легковых и грузовых автомобилей является реечный механизм. Рейка представляет собой линейную шестерню, которая не круглая, а длинная и плоская с зубцами на одной стороне. Рейка крепится к рулевым шпинделям с помощью рулевых тяг. Шестерня представляет собой круглую шестерню, которая крепится к рулевому валу, прикрепленному к рулевому колесу. Когда колесо поворачивается, шестерня вращается, перемещая рейку вперед и назад, заставляя колеса поворачиваться влево или вправо.

Рулевое управление с гидравлическим и электрическим усилителем

Гидравлическое рулевое управление, или HPS (рулевое управление высокого давления), состоит из шарового рулевого механизма с рециркуляцией или реечной шестерни. Обе системы считаются вспомогательными системами рулевого управления с усилителем, позволяя водителю управлять автомобилем, если двигатель, питающий насос гидроусилителя руля, не работает и, следовательно, не подает жидкость на рулевой механизм. Гидравлические системы используют мощность двигателя с помощью ремня, прикрепленного к насосу, для циркуляции жидкости гидроусилителя руля по всей системе.

Что делает жидкость гидроусилителя руля? Эта мощная жидкость фактически передает мощность в гидроусилитель руля. Насос гидроусилителя руля обеспечивает циркуляцию жидкости под давлением, позволяя гидравлическому поршню в рулевом механизме двигаться, что значительно снижает усилие, необходимое для поворота рулевого колеса. Поворотный регулирующий клапан подает давление на поршень в зависимости от направления, в котором вы хотите повернуться, и отпускает его с противоположной стороны. По мере увеличения давления поршень перемещается, заставляя колеса поворачиваться влево или вправо. Благодаря улучшениям в современных транспортных средствах современные системы способны определять скорость транспортного средства и замедлять воздействие рулевого колеса на рулевой механизм, чтобы снизить чувствительность на более высоких скоростях в целях безопасности.

Со временем грязь и мусор вместе с ослабленными компонентами усилителя рулевого управления могут загрязнить жидкость усилителя рулевого управления. Вот почему важно промывать жидкость гидроусилителя руля каждые 30 000 миль. Отказ от этого обслуживания может привести к тому, что насос будет работать с большей нагрузкой и преждевременно изнашиваться. Между промывками обязательно проверяйте уровень жидкости. Не знаете, как проверить жидкость гидроусилителя руля? Воспользуйтесь нашим кратким и простым руководством, а также обратитесь к руководству по эксплуатации для получения конкретных сведений о вашем автомобиле:

1. Проверка жидкости после запуска и прогрева автомобиля. Автомобиль обычно проверяется при выключенном двигателе.
2. Найдите бачок гидроусилителя руля (обычно указан в руководстве по эксплуатации) и определите этикетку на крышке бачка.
3. Снимите крышку.
4. Если резервуар изготовлен из прозрачного пластика, определите индикаторные линии полного и низкого уровня на внешней стороне резервуара, чтобы определить уровень жидкости. Если бачок металлический или непонятный, с помощью щупа вытрите жидкость на щупе чистой тряпкой. Затем опустите щуп обратно в бачок и проверьте уровень. Щуп покажет оставшийся уровень жидкости в бачке.

EPS или электроусилитель руля немного проще, так как за облегчение процесса рулевого управления отвечает компьютер автомобиля. Система EPS чаще всего оснащена небольшим электродвигателем, который размещается либо в основании рулевой колонки, либо непосредственно на рулевой рейке. В отличие от гидравлической системы EPS не использует мощность двигателя, что увеличивает экономию топлива. Когда водитель хочет повернуть, компьютер может перевести поворот рулевого колеса на электродвигатель, который помогает двигать рейку и шестерню вперед и назад. Подобно HPS, электрическая система изменяет чувствительность на более высоких скоростях для повышения безопасности. Поскольку единственная жидкость, которую использует эта система, находится в зубчатой ​​рейке и шестерне, она не подлежит обслуживанию и не требует промывки жидкостью.

Когда обратиться к специалисту

Когда точение становится сложным процессом, причиной может быть утечка жидкости или неисправность компонента. Если транспортным средством трудно управлять или у него слишком много «свободного хода» и оно бродит, пришло время доставить ваш автомобиль в сертифицированный ремонтный центр. Знаете ли вы, что неправильно установленные или отбалансированные шины также могут повлиять на работу системы?

Технический специалист осмотрит автомобиль и подробно объяснит, что необходимо для решения проблем с рулевым управлением вашего автомобиля. Простая промывка или даже балансировка шин может быть всем, что нужно вашему автомобилю, чтобы облегчить проблемы в системе рулевого управления с усилителем. К кому вы можете обратиться, если вам нужен специалист по проблемам с усилителем руля? Автосервис «Солнце»! Посетите нашу страницу местоположений , чтобы найти сервисный центр, которому вы можете доверять для всех ваших автомобильных потребностей.

Что такое усилитель руля? — определение, типы и работа

Что такое усилитель руля?

Усилитель рулевого управления — это механическое устройство, установленное на автомобиле, которое помогает водителям управлять транспортным средством, увеличивая усилие на рулевом колесе, необходимое для поворота рулевого колеса, облегчая поворот или маневрирование транспортного средства на более низких скоростях.

Гидравлические или электрические приводы добавляют регулируемую энергию рулевому механизму, так что водитель может приложить меньше усилий для поворота управляемых колес при движении на обычных скоростях и значительно уменьшить физическое усилие, необходимое для поворота колес, когда транспортное средство остановлено или движется медленно.

Усилитель руля также может быть спроектирован таким образом, чтобы обеспечить некоторую искусственную обратную связь сил, действующих на управляемые колеса.

Системы рулевого управления с гидравлическим усилителем для автомобилей усиливают усилие на рулевом колесе с помощью привода, гидравлического цилиндра, который является частью сервосистемы. Эти системы имеют прямую механическую связь между рулевым колесом и рычажным механизмом, управляющим колесами.

Это означает, что отказ системы рулевого управления с усилителем (для увеличения усилия) по-прежнему позволяет управлять автомобилем только с помощью ручного усилия.

В системах рулевого управления с электроусилителем вместо гидравлических систем используются электродвигатели. Как и в гидравлических типах, мощность привода (в данном случае двигателя) контролируется остальной частью системы рулевого управления с усилителем.

Прочие системы рулевого управления с усилителем не имеют прямого механического соединения с рулевой тягой; они требуют электроэнергии. Системы такого рода без механической связи иногда называют «управлением по проводам» или «управлением по проводам» по аналогии с авиационным «управлением по проводам».

В этом контексте «провод» относится к электрическим кабелям, по которым передается питание и данные, а не к механическим управляющим кабелям с тонкими проволочными тросами.

История

Первая система рулевого управления с усилителем, установленная на серийном автомобиле, дебютировала в Chrysler Imperial 1951 года, и конкуренты быстро последовали ее примеру.

Усилитель рулевого управления не только позволил водителю управлять тяжелым транспортным средством с гораздо меньшими усилиями и с большим комфортом, но также позволил инженерам улучшить реакцию рулевого управления, то есть скорость изменения направления движения автомобиля, когда водитель поворачивает руль.

До того, как стал доступен усилитель мощности, системы рулевого управления автомобилей были настроены таким образом, что для преодоления крутых поворотов или парковки требовалось много оборотов руля.

Эта медленная передача давала водителям больше рычагов против больших усилий, необходимых для управления передними колесами. Но появление гидроусилителя руля позволило инженерам увеличить передаточное отношение рулевого управления.

На сколько нужно повернуть рулевое колесо относительно того, насколько изменится угол наклона передних колес, поскольку новая система теперь может компенсировать дополнительное усилие на рулевом колесе. На самом деле, это было больше, чем просто компенсация; управлять автомобилем стало почти легко.

Как работает усилитель руля?

Система рулевого управления с усилителем использует промежуточные электрические или гидравлические устройства для уменьшения усилия, необходимого для поворота передних колес автомобиля из стороны в сторону. Он умножает усилие, прилагаемое водителем к рулевому колесу, для обеспечения плавного и быстрого изменения направления движения автомобиля.

Система гидроусилителя руля состоит из нескольких механических частей. Системы гидроусилителя руля обеспечивают более легкую маневренность и лучшую степень контроля над автомобилем, делая вождение еще более легким. Иногда ее называют системой помощи при рулевом управлении или SAS. Без него рулевое управление было бы физически напряженным и трудным для выполнения.

Системы рулевого управления с усилителем могут быть гидравлическими, электрическими или комбинированными. Управление транспортным средством включает в себя синхронное вращение передних колес влево или вправо. Это достигается с помощью различных зубчатых передач. Двумя основными системами рулевого управления являются реечный механизм и шаровой рулевой механизм с рециркуляцией.

Система рулевого управления с усилителем использует промежуточные электрические или гидравлические устройства для уменьшения усилия, необходимого для поворота передних колес автомобиля из стороны в сторону. Он умножает усилие, прилагаемое водителем к рулевому колесу, для обеспечения плавного и быстрого изменения направления движения автомобиля.

Ваш автомобиль будет мгновенно реагировать даже на самые незначительные изменения, которые вы делаете, и вам будет легче оставаться в своей полосе, когда вы едете в пробке и выполняете сложные парковочные маневры.

Как работает гидроусилитель руля?

Системы рулевого управления с гидравлическим усилителем работают за счет использования гидравлической системы для умножения усилия, прилагаемого к рулевому колесу, на управляемые (обычно передние) опорные колеса транспортного средства. Гидравлическое давление обычно создается генератором или пластинчато-роторным насосом, приводимым в движение двигателем транспортного средства.

Гидравлический цилиндр двойного действия воздействует на рулевой механизм, который, в свою очередь, приводит в движение опорные колеса. Рулевое колесо управляет клапанами для управления потоком в цилиндр.

Чем больший крутящий момент прикладывается водителем к рулевому колесу и колонке, тем больше жидкости клапаны пропускают в цилиндр, и тем больше усилий прикладывается для поворота колес.

Как работает электроусилитель руля?

Рулевое управление с электроусилителем (EPS) или рулевое управление с электроприводом (MDPS) использует электродвигатель, а не гидравлическую систему для помощи водителю транспортного средства.

Датчики определяют положение и крутящий момент рулевой колонки, а компьютерный модуль применяет вспомогательный крутящий момент через двигатель, который подключается либо к рулевому механизму, либо к рулевой колонке. Это позволяет применять различное количество помощи в зависимости от условий вождения.

Таким образом, инженеры могут адаптировать реакцию рулевого механизма к системам подвески с регулируемой скоростью и регулируемым демпфированием, оптимизируя плавность хода, управляемость и рулевое управление для каждого автомобиля.

На автомобилях группы Fiat объем помощи можно регулировать с помощью кнопки с названием «CITY», которая переключается между двумя различными кривыми помощи, в то время как большинство других систем EPS имеют переменную помощь. Они дают больше помощи, когда автомобиль замедляется, и меньше на более высоких скоростях.

Типы рулевого управления с усилителем

Ниже приведены типы систем рулевого управления с усилителем:

• Гидравлический усилитель рулевого управления.
• Электрогидравлический усилитель руля.
• Электроусилитель руля или электроусилитель руля.

Все три системы гидроусилителя руля выполняют одну и ту же важную функцию, но по-разному. Гидравлическая система использует механически перекачиваемую жидкость под высоким давлением, электрогидравлическая система использует электродвигатель для давления жидкости, а электрическая система использует электродвигатель и датчики.

Конечный результат один и тот же: вы можете легко крутить руль в любых условиях. Системы рулевого управления с полностью электрическим усилителем экономят около одной мили на галлон, требуют меньше обслуживания и более надежны, чем гидравлические системы.

1.

Гидравлический усилитель рулевого управления

В этой системе используется жидкость для гидроусилителя рулевого управления под давлением, подаваемая насосом гидроусилителя рулевого управления, для уменьшения усилия на рулевом колесе. Привод вспомогательных агрегатов с приводом от двигателя или поликлиновой ремень включает насос и направляет жидкость гидроусилителя рулевого управления под высоким давлением по шлангу высокого давления на входную сторону клапана управления рулевым механизмом с гидроусилителем.

Высокое давление, действующее на регулирующий клапан, помогает водителю при повороте передних колес. Жидкость гидроусилителя руля хранится в бачке. Надлежащий уровень жидкости в бачке поддерживается, когда жидкость возвращается из рулевого механизма под гораздо более низким давлением.

Гидравлические системы рулевого управления с усилителем непрерывно перекачивают жидкость и чувствительны к частоте вращения двигателя: высокие обороты в минуту соответствуют высокому выходному давлению, более низкие обороты в минуту равны выходному низкому давлению. Для поддержания постоянного давления в насосе гидроусилителя рулевого управления используется перепускной клапан для поддержания постоянного давления независимо от частоты вращения двигателя.

2.

Электрогидравлический усилитель рулевого управления

В этих системах используется бесщеточный электродвигатель для привода гидравлического насоса рулевого управления вместо вспомогательного привода или поликлинового ремня с приводом от двигателя.

Эта система работает так же, как и обычная система рулевого управления с гидравлическим усилителем.

3.

Рулевое управление с электроусилителем или рулевое управление с электроприводом

Эта система исключает гидравлику и жидкость под давлением из системы. Когда водитель поворачивает руль, бесщеточный двунаправленный двигатель с постоянными магнитами, соединенный с рулевым механизмом или рулевой колонкой, поворачивает передние колеса. Датчики определяют, в какую сторону повернуто рулевое колесо, чтобы помочь рулевому механизму двигаться в правильном направлении.

Независимо от того, какая у вас система, гидроусилитель руля воздействует на рулевой механизм только тогда, когда водитель поворачивает руль.

Преимущества рулевого управления с электроусилителем

Системы рулевого управления с гидроусилителем сложны, тяжелы, требуют обслуживания и занимают много места. Электроусилитель руля использует значительно меньше деталей.

Используя датчики угла поворота рулевого колеса и крутящего момента рулевого управления, а также сложное программное обеспечение, инженеры могут регулировать степень помощи, а также то, как рулевое управление ощущается водителем, воспроизводя различные характеристики ощущения дороги для различных условий вождения. А гидроусилитель руля использует 90 процентов больше мощности двигателя, чем электроусилитель руля.

Поскольку система рулевого управления с электроусилителем потребляет значительно меньше мощности от двигателя, она значительно снижает расход топлива и снижает выбросы выхлопных газов. А снятие приводного шкива и ремня с двигателя снижает износ. Это продлит срок службы двигателя и поможет сократить дорогостоящий ремонт.

Преимущества усилителя руля

Ниже перечислены преимущества усилителя руля:

• Не позволяет колесу передавать нагрузку на рулевую колонку.
• Усилитель руля снижает утомляемость водителя.
• Снижает входной крутящий момент и функцию непрерывного рулевого управления.
• В усилителе рулевого управления выход масла прямо пропорционален скорости рулевого управления.

Недостатки усилителя руля

Ниже приведены недостатки усилителя руля

• Конструкция усилителя руля сложна.
• Усилитель рулевого управления дороже, чем ручное рулевое управление
• Проблема с утечкой жидкости.

Устройство управления потоком жидкости для системы рулевого управления с усилителем

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системе рулевого управления с усилителем и, в частности, к устройству управления потоком жидкости для управления потоком жидкости от насоса рулевого управления с усилителем к механизму рулевого управления с усилителем. транспортного средства.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известные системы рулевого управления с усилителем включают насос рулевого управления с усилителем, клапан, приводимый в действие при повороте рулевого колеса транспортного средства, и двигатель рулевого управления с усилителем для перемещения колес транспортного средства в ответ на приведение в действие клапана. Насос приводится в действие от двигателя. Когда двигатель работает на относительно низкой скорости (обороты в минуту), насос должен подавать достаточное количество жидкости под давлением, создаваемым нагрузкой на рулевое управление, чтобы привести двигатель рулевого управления в действие и управлять колесами автомобиля.

Типичный насос рулевого управления грузовика подает 3,6 галлона в минуту при частоте вращения двигателя 600 об/мин. При частоте вращения двигателя 3000 об/мин тот же насос будет подавать 18 галлонов в минуту. Такой расход жидкости создаст большой перепад давления на рулевом клапане и приведет к потреблению лошадиных сил. Чтобы избежать этой проблемы, в течение многих лет насосы, используемые в системах рулевого управления с усилителем, оснащались клапанами управления потоком, которые перепускают избыточный поток жидкости, подаваемой из насоса непосредственно в бак.

Известные клапаны управления потоком управляются силами давления жидкости. Жидкость из насоса поступает через дроссельное отверстие к клапану гидроусилителя рулевого управления. Падение давления на дросселе передается на клапан управления потоком. По мере увеличения расхода на выходе из насоса и увеличения потока, проходящего через отверстие, увеличивается перепад давления на клапане управления потоком. Когда сила, создаваемая перепадом давления на клапане, превышает усилие пружины, удерживающее клапан в закрытом состоянии, клапан открывается и перепускает поток для возврата. Когда расход насоса уменьшается из-за повышенного давления в системе, перепад давления на клапане управления потоком уменьшается, и клапан управления потоком закрывается, перепуская меньше жидкости для возврата. Таким образом, клапан управления потоком имеет тенденцию поддерживать постоянный перепад давления на отверстии управления потоком и, таким образом, постоянный поток в систему. Существует множество патентов, относящихся к клапанам управления потоком и их элементам управления. патент США. Типичными примерами таких патентов являются №№ 3 384 020 и 4 513 835.

Система рулевого управления с усилителем описана в серии технических документов SAE № 841198 от 1 октября 1984 г., озаглавленной «Разработка системы рулевого управления с усилителем с электронным управлением». Описываемая система включает клапан управления потоком для перепуска потока непосредственно из насоса гидроусилителя руля в бак. Клапан управления потоком включает клапанный элемент с соленоидным приводом. Клапанный элемент перемещается для регулирования количества перепускаемой жидкости в зависимости от скорости транспортного средства.

В системе рулевого управления с усилителем, описанной в документе SAE № 841198, клапан управления потоком должен быть относительно большим клапаном, чтобы перепускать значительное количество гидравлической жидкости. Следовательно, для управления клапанным элементом необходимо использовать относительно большой соленоид. Большой соленоид требует относительно большого рабочего тока. Клапаны с электромагнитным управлением, имеющие большой соленоид, обычно имеют большое время отклика и нежелательно большой рабочий гистерезис. Кроме того, такие большие электромагнитные клапаны относительно дороги.

Некоторые системы рулевого управления с усилителем управляют усилением в зависимости от скорости автомобиля. При эксплуатации транспортного средства на относительно небольшой скорости возникает относительно большое сопротивление повороту колес транспортного средства. Желательно обеспечить максимальную мощность для такого маневрирования на низкой скорости. По мере увеличения скорости автомобиля сопротивление повороту колес автомобиля уменьшается. Следовательно, по мере увеличения скорости транспортного средства требуется меньше усилителя, чтобы обеспечить приемлемое «чувство» рулевого управления для оператора. Одна система усиления мощности была разработана для перепуска жидкости непосредственно из насоса в резервуар, при этом количество перепускаемой жидкости регулируется в зависимости от скорости транспортного средства. Эта система рулевого управления с усилителем раскрыта в одновременно находящейся на рассмотрении заявке на патент США Ser. № 738,601 и присвоен правопреемнику предметной заявки.

СУЩНОСТЬ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает новое и усовершенствованное устройство управления потоком жидкости для системы рулевого управления с усилителем. В системе гидравлическая жидкость от насоса течет через дроссельное отверстие к гидравлическому рулевому механизму. Отверстие управления потоком создает сигнал перепада гидравлического давления, пропорциональный скорости потока жидкости через него. Клапан управления потоком перепускает жидкость в ответ на сигнал гидравлического падения давления. Предусмотрена схема управления для изменения сигнала гидравлического падения давления в ответ на сигнал электронного управления или сигнал измерения нагрузки.

Устройство для управления потоком жидкости от насоса к механизму рулевого управления с усилителем в соответствии с настоящим изобретением содержит средства отверстия, через которые жидкость от насоса течет к механизму рулевого управления, для генерирования сигнала гидравлического управления, пропорционального расходу жидкости. скорость потока через отверстие, средство клапана управления потоком для обхода потока жидкости в ответ на сигнал гидравлического падения давления и средство управления для изменения сигнала гидравлического падения давления в ответ на вторичный управляющий сигнал. В одном варианте осуществления изобретения вторичный управляющий сигнал представляет собой электрический сигнал, характеристика которого зависит от условий эксплуатации транспортного средства. Средство управления изменяет усилитель мощности, доступный для облегчения маневра рулевого управления, в зависимости от условий эксплуатации транспортного средства. Некоторыми условиями эксплуатации автомобиля, которые могут использоваться для изменения усиления рулевого управления, являются скорость, поперечное ускорение, скорость рыскания и ускорение.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения перепускной клапан управления потоком управляется (i) в ответ на скорость потока жидкости через отверстие для управления потоком в основном трубопроводе для жидкости, который сообщает насос с электродвигателем рулевого управления с усилителем, и (ii) в ответ на перепад давления, создаваемый небольшим расходом вспомогательной жидкости из выпускного отверстия насоса через переменное отверстие и два фиксированных отверстия последовательно, прежде чем воссоединиться с жидкостью в основном канале потока. Поток управляющей жидкости регулируется в соответствии с условиями эксплуатации автомобиля. Максимальный расход управляющей жидкости составляет приблизительно полгаллона в минуту, тогда как максимальный расход насоса может достигать 20 галлонов в минуту. Электромагнитный клапан расположен в канале управляющей жидкости и регулирует поток жидкости через канал управляющей жидкости, регулируя размер отверстия. Клапан с соленоидным приводом в канале управляющей жидкости может быть относительно небольшим клапаном, поскольку он регулирует лишь относительно небольшое количество потока жидкости. Таким образом, соленоид для работы клапана существенно меньше, чем требуется для работы других известных перепускных клапанов управления потоком жидкости.

Электромагнитный клапан в соответствии с настоящим изобретением управляется в зависимости от скорости транспортного средства. При низкой скорости автомобиля электромагнитный клапан полностью открыт. Когда соленоидный клапан полностью открыт, перепад давления на дроссельном отверстии является самым большим, и существует самый большой поток жидкости. По мере увеличения скорости автомобиля электромагнитный клапан постепенно закрывается. Это приводит к уменьшению перепада давления на дроссельном отверстии и уменьшению количества жидкости, протекающей через отверстие. Кроме того, по мере увеличения скорости автомобиля перепускной клапан пропускает больший поток при заданной частоте вращения двигателя. Таким образом, доступная вспомогательная мощность уменьшается по мере увеличения скорости автомобиля.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Дополнительные особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидны для специалистов в данной области техники, к которой оно относится, из прочтения подробного описания предпочтительного варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

РИС. 1 представляет собой схематический вид системы рулевого управления с усилителем, соответствующей настоящему изобретению; и

РИС. 2 представляет собой вид в разрезе клапана, используемого в системе, показанной на фиг. 1.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВОПЛОЩЕНИЯ

Настоящее изобретение реализовано в системе рулевого управления с усилителем, обозначенной позицией 10 на фиг. 1. Система 10 рулевого управления с усилителем включает в себя насос 11 рулевого управления с усилителем и механизм 12 рулевого управления с усилителем. Насос 11 рулевого управления с усилителем приводится в действие от двигателя транспортного средства. Поток жидкости из насоса 11 увеличивается по мере увеличения числа оборотов двигателя в минуту. Насос гидроусилителя руля может быть любой конкретной конструкции, но предпочтительно это лопастной насос.

Рулевой механизм 12 с усилителем может быть одним из нескольких типов, известных в технике. Один из таких механизмов подробно описан в патенте США No. № 3 606 819Венейбл и др. Механизм 12 рулевого управления с усилителем включает в себя двигатель 13 рулевого управления с гидравлическим усилителем и клапан 14. Двигатель 13 рулевого управления с усилителем при работе вызывает движение колес транспортного средства посредством соответствующей механической связи (не показана). Двигатель 13 приводится в действие клапаном 14, который приводится в действие при вращении входного вала 15, соединенного с рулевым колесом транспортного средства. Клапан 14 представляет собой клапан с открытым центром. Таким образом, когда клапан 14 не приводится в действие (неуправляемый), жидкость течет от насоса 11 через основной трубопровод 16 для жидкости и клапан 14 в бак, схематически показанный под номером 18. 9.0003

Отверстие 20 для управления потоком связано с насосом 11. Жидкость, вытекающая из насоса 11, проходит через отверстие для управления потоком 20 к клапану рулевого управления с усилителем 14 по основному трубопроводу 16. Отверстие 20 может иметь множество различных традиционных форм. . Отверстие 20 может быть тонкой пластиной или толстой пластиной для управления потоком. Отверстие 20 показано на фиг. 1 в качестве отверстия Вентури, такого как показано в вышеупомянутом патенте США No. № 3 384 020.

Поток через отверстие Вентури 20 создает перепад давления в горловине трубки Вентури, который меньше, чем давление на входе в трубку Вентури 20. Эта разность давлений передается через трубопровод 24 в пружинную полость 26 регулятора потока перепускной клапан 28 и через трубопровод 30 к противоположному концу перепускного клапана 28 управления потоком. Пружина 26а в полости 26 пружины воздействует с давлением в полости 26 пружины, подталкивая элемент перепускного клапана, показанный стрелкой 28а, в закрытое положение, предотвращающее перепуск жидкости из выпускного отверстия насоса в бак 18.

Перепускной клапан 28 имеет обычную конструкцию и показан в вышеупомянутом патенте США No. № 3 384 020. Перепускной клапан 28 включает в себя элемент 28а перепускного клапана. На элемент 28а перепускного клапана действует давление жидкости на выходе из насоса, действующее на одну его сторону через трубопровод 30. Это давление жидкости приводит к перемещению элемента 28а перепускного клапана в положение, при котором поток на выходе из насоса 11 непосредственно направляется в резервуар 18. пружина 26а, и давление в полости 26 перемещает элемент 28а перепускного клапана в направлении перепускания меньшего количества жидкости. По мере того, как давление в полости 26 уменьшается по сравнению с давлением в трубопроводе 30, больше жидкости перепускается непосредственно из выпускного отверстия насоса 11 в резервуар 18. По мере увеличения давления в пружинной полости 26 перепускается меньше жидкости.

Система 10 сконструирована таким образом, что насос 11 гидроусилителя рулевого управления обеспечивает достаточный поток к клапану 14, чтобы обеспечить приведение в действие механизма 12 гидроусилителя рулевого управления на низких скоростях автомобиля. При частоте вращения двигателя приблизительно 600 об/мин насос 11 гидроусилителя рулевого управления выдает 3,6 галлона в минуту, что достаточно для обеспечения рулевого управления транспортным средством. Тот же самый насос будет производить 18 галлонов в минуту при частоте вращения двигателя 3000 об/мин. Соответственно, значительное количество жидкости должно отводиться от механизма рулевого управления с усилителем при более высоких оборотах двигателя. Это функция перепускного клапана 28.

В соответствии с настоящим изобретением канал 40 управляющей жидкости сообщается с выпускным отверстием насоса 11 и с каналом 24, который передает сигнал гидравлического давления в горловине отверстия Вентури 20 с полостью пружины 26. Увеличение поток жидкости через канал 40 управляющей жидкости вызывает увеличение давления в полости 26 пружины и, таким образом, заставляет перепускной клапан 28 перепускать меньше жидкости.

Электромагнитный клапан 50 соединяется с пилотным трубопроводом 40. Электромагнитный клапан 50 схематично показан на чертежах как клапан, отделенный от насоса 11, но он может быть встроен в корпус насоса 11. Электромагнитный клапан 50 пропорциональный клапан и управляется электрическим сигналом с широтно-импульсной модуляцией. Клапан 50 показан на фиг. 1 схематически в закрытом состоянии блокирует поток текучей среды через трубопровод 40. В закрытом состоянии поток текучей среды через отверстие 20 регулирует положение элемента 28а перепускного клапана.

Клапан 50 выполнен с возможностью перемещения для обеспечения контролируемого расхода управляющей жидкости по трубопроводу 40. Электронный блок управления 52 соединен с датчиком скорости транспортного средства 54 и с соленоидом 56 электромагнитного клапана 50. Датчик скорости 54 может быть один из нескольких известных датчиков, которые отслеживают скорость транспортного средства и генерируют электрический сигнал, частота которого пропорциональна скорости транспортного средства. Электронный блок 52 управления обрабатывает сигнал скорости от датчика 54 скорости и генерирует управляющий сигнал с широтно-импульсной модуляцией, который управляет клапаном 50 через соленоид 56.

Преобразование сигнала скорости в сигнал с широтно-импульсной модуляцией, имеющий рабочий цикл, реагирующий на сигнал скорости, является старым искусством. Вкратце, электронный блок 52 управления может включать в себя микрокомпьютер, имеющий центральный процессор («ЦП») и стираемую программируемую постоянную память («СППЗУ»). СППЗУ может включать в себя таблицы преобразования для связи скорости транспортного средства с коэффициентом заполнения управляющего сигнала с широтно-импульсной модуляцией. Электронный блок управления определяет скорость транспортного средства по выходному сигналу датчика 54 скорости. Затем микрокомпьютер извлекает значение рабочего цикла из таблицы преобразования, соответствующее определенной скорости транспортного средства. Генератор сигналов с широтно-импульсной модуляцией управляется микрокомпьютером в ответ на полученное значение из таблицы преобразования.

Выходной сигнал с широтно-импульсной модуляцией от электронного блока управления 52 имеет постоянную частоту с длительностью времени включения, изменяющейся в зависимости от измеренной скорости транспортного средства. Степень включения или выключения клапана 50 зависит от процента времени включения широтно-импульсной модуляции управляющего сигнала. Предпочтительно, чтобы взаимосвязь между сигналом управления с широтно-импульсной модуляцией и расходом текучей среды в рулевом механизме 12 была линейной.

При низких скоростях транспортного средства управляющий сигнал с широтно-импульсной модуляцией поддерживает клапан 50 в полностью открытом состоянии. Когда клапан 50 полностью открыт, давление насоса передается в камеру 26, которая перемещает элемент 28а перепускного клапана в положение полной блокировки. Полный выходной поток насоса направляется к механизму рулевого управления с усилителем 12, при этом жидкость перепускается в небольшом количестве или вообще не перепускается. При полностью открытом клапане 50 доступна максимальная мощность, помогающая маневру рулевого управления. Объем потока через клапан 50 в полностью открытом состоянии составляет приблизительно полгаллона в минуту, что составляет приблизительно 10%-15% от общего объема потока жидкости из насоса 11, когда двигатель транспортного средства работает на холостом ходу. .

По мере увеличения скорости автомобиля электромагнитный клапан 50 постепенно закрывается. При заданной высокой скорости транспортного средства клапан 50 полностью закрыт, и максимальный поток жидкости от насоса 11 будет перепущен. Когда клапан 50 полностью закрыт, доступна минимальная мощность, помогающая маневру рулевого управления. Действие клапана 50 в сочетании с органом 52 управления заключается в обеспечении снижения мощности при увеличении скорости транспортного средства. Электронный блок 52 управления может быть запрограммирован таким образом, чтобы передавать рулевому механизму 12 различные возможные соотношения между скоростью транспортного средства и скоростью потока.0003

Одна конструкция электромагнитного клапана 50 предполагает, что клапан будет полностью закрыт, если время включения управляющего сигнала с широтно-импульсной модуляцией составляет 20% или менее, и полностью открыто, если время включения управляющего сигнала с широтно-импульсной модуляцией равно 80 % или больше. Зависимость между скоростью потока в трубопроводе 16 и временем включения управляющего сигнала с широтно-импульсной модуляцией в диапазоне 20-80% предпочтительно является линейной.

Отверстие 58 расположено между клапаном 50 и трубопроводом 24. Отверстие 58 меньше, чем полностью открытое состояние клапана 50. Когда клапан 50 находится в полностью открытом состоянии, отверстие 58 управляет положением перепускной клапан 28.

Клапан 50 не воздействует на большой объем потока жидкости и, таким образом, может быть относительно небольшим клапаном. Поскольку клапан 50 может быть относительно небольшим, соленоид, необходимый для управления клапаном, может быть небольшим. Кроме того, поскольку клапан имеет небольшой размер, гистерезис у него низкий, а время отклика очень мало по сравнению с предыдущими системами управления потоком.

Конструкция клапана 50 будет лучше понята со ссылкой на ФИГ. 2. Клапан 50 содержит корпус 60 клапана, имеющий впускное отверстие 61, сообщающееся по текучей среде с насосом 11. Корпус 60 клапана также имеет выпускное отверстие 62, сообщающееся по текучей среде с полостью 26 пружины. Жидкость из насоса 11 поступает во впускное отверстие 61. и в центральную камеру 63, расположенную в корпусе клапана 60.

Ограничитель 64 катушки расположен в камере 63 и имеет канал 65, который показан проходящим вертикально по центру камеры. Стопор 64 золотника имеет фланцевую часть 66, которая выступает радиально от него и контактирует с поверхностью 67 на корпусе 60 клапана. Между стопором 64 золотника и поверхностью, ограничивающей камеру 63, предусмотрено уплотнительное кольцо 68 для предотвращения утечки жидкости вокруг клапана. стопор 64 золотника. Кольцевой зажимной элемент 69 резьбовым соединением 70 с корпусом 60 клапана. Элемент 69 имеет носовую часть 71, которая входит в зацепление с верхней частью фланца 66 и зажимает стопор 64 золотника в положении в корпусе 60 клапана.

Клапанный элемент 50 включает в себя золотник 72, который перемещается вертикально, как показано на ФИГ. 2 для управления потоком жидкости между впускным отверстием 61 и выпускным отверстием 62. Золотник 72 подпружинен пружиной 73 и направлен вниз, как показано на фиг. 2, и один конец 74 катушки 72 входит в зацепление с верхним концом ограничителя 64 катушки. Конец 74 катушки 72 имеет выступ, который обеспечивает зазор между верхней поверхностью ограничителя 64 катушки и нижним концом 74 стержня. золотник 72. Этот зазор позволяет жидкости воздействовать на поверхность 74 золотника 72 в целях выравнивания давления, что будет дополнительно рассмотрено ниже.

Катушка 72 имеет центральный проход 80, который включает в себя увеличенную часть 80а и часть 80b с уменьшенным поперечным сечением. Участок 80а с увеличенным поперечным сечением сообщается с множеством поперечных отверстий 82, которые направляют жидкость в радиальном направлении наружу в кольцевое пространство 84, образованное золотником 72 и элементом 69. Участок 80b с уменьшенным поперечным сечением центрального канала 80 также сообщается с проходящими в радиальном направлении каналами. 86, которые, в свою очередь, сообщаются с зазором 87 между внешним периметром золотника 72 и узлом втулки, обычно обозначенным 88. Зазор позволяет жидкости течь вдоль внешней части золотника 72 к верхнему концу 89.золотника 72. Таким образом, эта жидкость уравновешивает давление в золотнике 72 по сравнению с жидкостью, которая воздействует на конец золотника 74.

Если золотник 72 перемещается вертикально, каналы 82 и кольцевое пространство 84 сообщаются с кольцевым пространством 100. Кольцевое пространство 100 сообщается с множеством вертикальных каналов 101, которые сообщают жидкость к выпускному отверстию 62. Таким образом, управляя положением золотника 72, можно контролировать поток жидкости от впускного отверстия 61 к выпускному отверстию 62.

Положение золотника 72 контролируется включением соленоида 56. Катушка 110 соленоида окружает узел втулки 88. Катушка 110 электрически соединена с электронным блоком управления 52 соединительными клеммами 111, 112. При ширине импульса на катушку 110 подается модулированный управляющий сигнал, создается магнитное поле.

Узел втулки 88 состоит из множества колец 114, спаянных вместе. Самое нижнее кольцо 116 выполнено из магнитного материала. Соседнее кольцо 118 изготовлено из немагнитного материала и припаяно к кольцу 116. Следующее вертикальное кольцо 120 изготовлено из магнитного материала и припаяно к кольцу 118. Другое кольцо 122 изготовлено из немагнитного материала и припаяно к кольцу 118. кольцо 120. Самое верхнее кольцо 124 изготовлено из магнитного материала и припаяно к кольцу 122.

Кольцо 124 имеет проход 126. Пружина 73 расположена в канале 126. Пружина 73 доходит до упора пружины 128, который закреплен в канале 116 штифтом 130. Гайка 132 с резьбой входит в зацепление с наружной частью кольца 124 и зажимает узел втулки. 114 относительно кожуха 134, окружающего соленоид. Кольцо 124 служит концевым упором для вертикального перемещения катушки 72.

Золотник 72 имеет кольцевую выемку 140. Когда на соленоид 56 не подается электрический сигнал, пружина 73 смещает золотник 72 к упору 64 золотника, тем самым блокируя сообщение жидкости между впускным отверстием 61 и выпускным отверстием 62. При подаче питания на соленоида 56 путем подачи широтно-импульсного сигнала управления от электронного блока 52 управления на катушку 110, в золотнике 72 создаются два пути магнитного потока. Один такой путь потока проходит от катушки 110, через кольцо 120, через золотник 72, через кольцо 124 и обратно к катушке 110. Другой путь потока — от катушки 110, через кольцо 120, через золотник 72, через кольцо 116 и обратно к катушке 110. Кольца 116, 118, 120, 122 и 124 в сочетании с катушкой 72 и выемкой 140 формирует магнитное поле таким образом, что катушка 72 перемещается вертикально вверх, как видно на фиг. 2, величина, пропорциональная времени включения управляющего сигнала с широтно-импульсной модуляцией. В золотнике 72 давление жидкости уравновешивается жидкостью, действующей на обе поверхности 74 и 89.золотника 72. Положение золотника 72 затем контролируется силой пружины 73, действующей против сил, создаваемых магнитным полем, которое управляется управляющим сигналом с широтно-импульсной модуляцией, выдаваемым электронным блоком управления 52.