Принцип работы электроусилителя руля: Электроусилитель руля

устройство и принцип работы, неисправности и ремонт ЭУР

Детально разберем устройство электроусилителя руля (ЭУР), как наиболее продвинутого представителя рулевой системы автомобиля. Выясним чем отличается гидроусилитель от электроусилителя и раскроем перспективу развития этих рулевых помощников водителя.

Содержание

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.

Описание ЭУР

Конструкция устройства

ЭУР использует небольшой электродвигатель. Он создает дополнительное усилие на рулевом валу при повороте. Благодаря этому, удалось уменьшить размеры рулевых колес в автомобилях. Первыми такую новинку оценили по достоинству водители грузовиков, сегодня она есть на почти любом легковом автомобиле.

Сама система состоит из нескольких основных элементов:

  • электромотор бесщеточного типа;
  • датчики угла поворота руля;
  • крутящий момент;
  • управляющий блок;
  • сервопривод.

Именно они являются основными элементами, которые входят в электроусилитель руля. Но сама конструкция несколько шире и о ней будет рассказано ниже, сразу после функций, а также плюсов и минусов системы.

Функции, плюсы и минусы

Установка устройства в ВАЗ 2110

Конкурентом данной системы является гидроусилитель и электрогидроусилитель. Разница между ЭУР и ГУР: если ЭУР поломался — ничего страшного не произойдет, но вот при поломке ГУР нужно снять ремень, а в некоторыx авто это невозможно сделать. Но если проеxать без масла, насос придется заменить.

ГУР и ЭУР они имеют явные минусы. Так, нельзя держать колеса в крайнем положении больше 5 секунд, иначе перегрев. А еще требуется периодическое обслуживание. Ну, и наконец на высоких скоростях информативность руля снижается.

А вот электромеханический усилитель, он же ЭУР и ЭМУР, обладает такими плюсами, как:

  • надежность;
  • экономичность;
  • компактность;
  • изменение усилия в зависимости от условий движения.

Основным минусом является то, что он практически не поддается замене отдельных узлов. При их полном выходе из строя, придется менять всю систему, а это достаточно дорого.

Что касается функций, то она, по сути, одна – облегчить управление автомобилем, взяв на себя часть необходимого усилия. С таким устройством автомобиль становится значительно более послушным даже в сложных условиях. Подробнее об устройстве вы узнаете в видео ниже (автор ролика — Продажа авто АВТОСАЛОН Первый Видео АвтоРынок).

Конструкция и принцип работы

На машинах разного типа электроусилитель рулевого управления может устанавливаться в различных местах.

Так, на небольших автомобилях, которым не требуется особо сильного воздействия, система ставится непосредственно в рулевую колонку. Устройство размещается прямо в салоне под колесом управления, там же и все датчики. Такое положение защищает электрический усилитель руля от грязи и других воздействий.

На машинах среднего класса система располагается на рулевой рейке. Усилие же передается через шестерню. Такая система несколько менее надежна, но широко распространена.

Внедорожники и микроавтобусы же требуют установки системы на параллельноосевой конструкции. При этом передача усилия от электродвигателя осуществляется при помощи зубчатоременной передачи, а также механизма из винта и гайки на циркулирующих шариках. При этом ремнем вращается гайка, та передает усилие шарики, от которых оно переходит рулевой рейке.

Основной принцип работы электроусилителя руля – передача дополнительного воздействия с целью облегчения управления автомобилем.

1. Устройство для небольших машин

2. Конструкция для среднего класса авто

3. Конструкция на автобусах и внедорожниках

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.

Блок управления на основе всех этих данных рассчитывает необходимую величину и полярность подаваемого на электродвигатель напряжения. Электродвигатель в свою очередь посредством механической шестерёнчатой передачи (сервомеханизма) создает дополнительное усилие, облегчающее управление передними колесами. Это усилие может прикладываться как к рулевому валу, так и непосредственно к рулевой рейке. Конкретное устройство ЭУР также во многом зависит от класса машины.

В автомобилях малого класса, где не требуется прикладывать большие усилия к рулевому колесу, оно имеет небольшие размеры и устанавливается непосредственно на рулевую колонку. При этом, находясь практически в салоне авто, оно защищено от пыли, грязи и влаги, что положительно сказывается на сроке службы этого устройства.

В авто среднего класса используется другое размещение – непосредственно на рулевой рейке, на которую воздействует шестерёнка, создавая дополнительное вспомогательное усилие.

Автомобили класса микроавтобусов и внедорожников из-за своего большого веса нуждаются в значительном дополнительном усилии. Поэтому их устройство несколько иное. В основном этом параллельноосевая конструкция, использующая зубчато-ременную передачу и механизм «винт-гайка на циркулирующих шариках». И, конечно, в случае поломки ЭУР управляемость автомобилем сохранится. Только делать это будет значительно тяжелее.

Принцип действия ЭУР

Если не углубляться в теорию, то принцип действия ЭУР такой же, как и у гидроусилителя. Разница только в том, что главные элементы устройства — электронные составляющие (двигатель и блок управления). Давайте вспомним, как работаетклассический механизм.

Устройство собирает информацию с датчиков, которые упоминались выше, и передает информацию к ЭБУ. На базе полученных данных устройство принимает решение об уровне давления масла в главном цилиндре. При этом подается команда на открытие или закрытие клапана.

При движении на низких скоростях клапан открыт полностью, что гарантирует легкость вращения рулевого колеса. По меренабора скорости клапан постепенно закрывает проем и снижает давление. Как следствие, руль становится тяжелее и гарантирует водителю комфорт в управлении. Как действие происходит в электроусилителе? Здесь алгоритм такой:

  • При повороте рулевого колеса торсион закручивается. Мощность усилия, приложенного к рулевому колесу, характеризуется по расположениям элементов датчиков;
  • После измерения параметр передается к ЭБУ;
  • Еще один датчик фиксирует угол поворота рулевого колеса и передает данные к ЭБУ. Сюда же поступает информация о скорости транспортного средства и частоте вращения вала;
  • Электронный блок делает нужные расчеты и передает требуемый уровень напряжения и полярности на мотор;
  • С помощью сервопривода происходит вращение вала рулевого колеса.

Плюсы и минусы системы ЭУР

Электроусилители при работе развивают слабый крутящий момент по сравнению с тем, как работает усилитель гидравлический. Из-за этого их применяют

только на легковых авто, грузовые по-прежнему оснащаются гидравликой. Это единственный существенный недостаток систем ЭУР среди множества достоинств:

  • Благодаря электроприводу такие усилители довольно надежны и практически не нуждаются в обслуживании.
  • Простота. Нет никаких ремней, насосов и гидравлических жидкостей.
  • Снижение расхода бензина до 200 грамм на 100 км по сравнению с усилением от ГУР, поскольку ЭУР не отнимает энергию силового агрегата через ременную передачу.
  • Возможность менять настройки и величину усиления в разных режимах езды.

К плюсам электроусилителей можно прибавить и компактность, потому что все элементы размещены в одном блоке. Но и в случае поломки менять придется весь блок, что обойдется недешево.

Основные неисправности и способы их устранения своими руками

Извлеченная из автомобиля система

Какой бы ни была конструкция в вашем случае, даже если система выходит из строя, вы сохраняете управления. Ведь сохраняется прямая связь между рулевым валом и рейкой. Это обязательно требование безопасности. Поэтому, даже если поломка произойдет посреди движения, это не грозит вам неминуемой аварией.

Но все же, если не работает электроусилитель руля, то это серьезная проблема. Ведь управление автомобилем сразу же станет намного более сложным для вас. Основные неисправности приведем на примере отечественного автомобиля Лада Калина.

О проблеме вам будет сигнализировать желтый значок на панели приборов, изображающий руль с восклицательным знаком. Но его наличие не означает, что вы не можете ехать, просто управлять придется без участия электроусилителя.

Устройство под панелью

Причина может крыться в самом ЭУР. В этом случае, при зажигании система не проходит через автоконтроль и отключается, чтобы не мешать водителю. Как уже говорилось выше, заменять отдельные узлы практически невозможно и лучше не копаться в устройстве самому. Если ваш автомобиль на гарантии, обратитесь к производителю за заменой ЭУР. В любом случае, ремонт электроусилителя руля будет дорогим, ведь может потребовать ремонт рулевой рейки и другие работы.

Отключение ЭУР также может быть вызвано поломкой датчика скорости. Дело в том, что работы усилителя тесно зависит от того, на какой скорости вы движетесь. Чем быстрее машина, тем меньше усилия дает прибор, дабы вы могли лучше сам контролировать руль. Максимальное же давние идет, когда движение осуществляется на небольшой скорости или машина вообще стоит.

Из-за поломки датчика ЭУР будет отключаться автоматически, так как не получает его данных. Для исправления сложившейся ситуации, вам необходимо заменить сам датчик скорости.

Если ЭУР гудит, то это может быть признаком неправильно поставленного картера – корпуса (поддона) двигателя. В этом случае вибрация с него будет идти на усилитель и тот начнет гудеть. А значит, ремонт ЭУР будет заключаться в исправлении положения картера.

Режимы работы

Теперь по поводу режимов работы. Дело в том, что при разных условиях движения необходимо создание конкретного усилия. Также некоторые из режимов направлены на повышение комфортабельности.

Основными из режимов работы ЭУР можно отметить:

  • Парковка;
  • Движение на высокой скорости;
  • Подруливание;
  • Возврат колес в среднее положение.

Парковка автомобиля отличается надобностью поворота колес на большие углы, при этом с минимальной скоростью движения, а то и вовсе стоя на месте. Поэтому усилие на руле при парковке – значительное. Чтобы компенсировать ЭУР начинает работать в условиях создания максимального усилия.

А вот при движении на высокой скорости для обеспечения хорошей информативности, чтобы водитель не потерял чувства дороги, при маневрах ЭУР практически не задействуется или же создает малые усилия.

Интересным является режим подруливания. Условия движения авто могут быть самыми разными – дорога со скосом в одну сторону, воздействие сторонних факторов (боковой ветер, разное давление в колесах). Все они приводят к тому, что авто «уводит» в какую-либо из сторон. Режим же подруливания обеспечивает прямолинейное движение авто, причем делает ЭУР это без какого-либо участия со стороны водителя.

Существует и режим возврата колес в среднее положение, когда снижается усилие на рулевом колесе. Это происходит при завершении поворота, когда водитель «отпускает руль», блок управления по средствам датчиков рассчитывает необходимый момент и возвращает колеса в среднее положение за счет электроусилителя.

Описанные режимы работы в ЭУР включаются автоматически (благодаря информации от дополнительных датчиков). Но этот усилитель также позволяет водителю устанавливать свои определенные режимы – «Спорт», «Норма», «Комфорт».

Разница между режимами сводится к изменению реакции ЭУР на условия движения. К примеру, в режиме «Спорт» обеспечивается большая информативность (руль более «тяжелый»), а при «Комфорте» создает больше усилия, обеспечивая удобство управления авто. «Норма» же является средним положением, при котором, на малых скоростях ЭУР работает по максимуму, а на высоких – создает минимальное усилие.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ В ГОРОДСКОМ РЕЖИМЕ

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

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

Поломка электроусилителя

При поломке срабатывает сигнал ошибки, лампочка, которая оповещает водителя что, что-то не так. Это может быть сигнал о неисправности или предупреждение систем защиты. При долгом удержании руля в крайних положениях, нагревается обмотка, и защита отключает электроусилитель, во избежание поломки. Этим грешат водители любящие парковаться в неположенном месте и выворачивать руль в крайнее положение, дабы их авто не смогли эвакуировать.

Так же частой причиной отказа служит выход из строя датчика скорости. Тут поможет лишь полная замена его на новый.

В некоторых случаях стоит выполнить калибровку электроусилителя руля:

  • развал-схождение;
  • переход на новые диски;
  • замена запчастей ЭУР либо самого ЭУР.

Настройка позволит выровнять руль в нулевом положении, без отклонений в стороны.

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.

Функции и назначение

Общий вид ЭУР

Аббревиатура EPS (Electric Power Steering) переводится как «электрический усилитель руля», который является альтернативой гидроусилителю. Главное предназначение ЭУР – снижение усилия, прилагаемого водителем на рулевое колесо в процессе управления автомобилем.

К основным преимуществам электроусилителя в сравнении с гидроусилителем можно отнести:

  • высокую надежность за счет отсутствия гидравлики: исключается вероятность появления утечек и других неисправностей, характерных для ГУР;
  • более высокую точность и удобство регулирования рулевого управления;
  • экономию топлива за счет того, что электроусилитель работает только во время поворота руля.

Разновидностью ЭУР является система адаптивного электроусилителя, работающая совместно с системой курсовой устойчивости. Она дает важные преимущества с точки зрения безопасности: корректирует углы поворота колес, повышая устойчивость автомобиля, а также компенсирует недостаточную или избыточную поворачиваемость автомобиля.

Электроусилитель руля — уникальный механизм, который решил ряд проблем гидроусилителя и открыл новые возможности для производителей. В частности, появление ЭУР дало возможность создать группу вспомогательных систем:

  • Помощи движения по полосе;
  • Автоматической парковки;
  • Курсовой устойчивости.
Электроусилитель руля как работает. Но, несмотря на свои качества, ЭУР имеет и ряд минусов. Возможные режимы работы электроусилителя рулевого управления

Усилители рулевого управления, в случае с легковыми автомобилями, повышают комфортабельность вождения, на грузовиках же без них и вовсе не обойтись, поскольку управлять авто без такого оборудования очень затруднительно. Изначально на машинах использовался (ГУР), в котором основную работу выполняла жидкость, находящаяся под давлением.

ГУР получил достаточно широкое распространение и до сих пор используется как на легковушках, так и на специализированной технике. Но у этого типа усилителя рулевого управления появился конкурент, причем достаточно серьезный — электрический усилитель (аббр. ЭУР, ЭУРУ).

Этот тип уже завоевал достаточно широкую популярность и его устанавливают на свои модели многие автопроизводители. Есть тенденция, что на определенных классах автомобилей ЭУР полностью вытесняет ГУР. Поэтому следует подробно рассмотреть устройство электроусилителя руля, конструктивные особенности, виды, положительные и отрицательные стороны.

Основная задача ЭУР та же, что и у гидроусилителя – создание дополнительного усилия на рулевом механизме для облегчения управления авто. Причем работа усилителя не должна влиять на «обратную связь», чтобы водитель постоянно «чувствовал» дорогу.

Основные составные части. Принцип работы ЭУР

Сначала рассмотрим принцип работы электроусилителя, поскольку у всех существующих видов он идентичен. Также в конструкции используются одни и те же составные части, но компоновка их может быть разной.

Итак, состоит электроусилитель из:

  • Исполнительного механизма;
  • Блока управления;
  • Следящих датчиков.

Эти составные части присутствуют в любых типах ЭУР. Также некоторые виды дополнительно могут использовать информацию и из других датчиков – скорости движения и оборотов коленчатого вала.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм создает усилие, тем самым обеспечивая облегчение управления авто. Состоит он из электродвигателя и силовой передачи. Что касается мотора, то в конструкции ЭУР применяется асинхронный либо синхронный эл. двигатель бесконтактного типа, что обеспечивает высокую надежность узлу.

В ЭУР используется несколько типов силовых передач (в зависимости от типа) – червячные, шестеренчатые или же шарико-винтовые. Нередко силовые передачи исполнительного механизма называют сервоприводом.

Блок управления

Блок управления «заведует» работой исполнительного механизма. Именно он подает электрический ток (строго определенных параметров) на электродвигатель, обеспечивая включение его в работу. Подавая импульсы на исполнительный механизм, блок управления ориентируется на показания датчиков, используемых в конструкции ЭУР.

Датчики

Этих датчиков – несколько, каждый собирает определенную информацию и передает ее на блок управления. Основным среди них является датчик крутящего момента (его ещё называют датчик усилия), определяющего, какое усилие на руль приложил водитель. Также в конструкции используется датчик угла поворота руля. Опционально ЭУР также может использовать информацию о скорости движения авто и оборотах силовой установки.


Датчик крутящего момента на рулевом колесе

Измерение усилия на руле осуществляется благодаря торсиону, устанавливаемому в вал рулевой колонки. Вал в свою очередь состоит из двух: входного и выходного, соединёнными между собой торсионом. При прикладывании усилия он скручивается (чем больше сил приложить, тем сильнее угол скручивания) и валы смещаются относительно друг друга.

Этот угол и «улавливает» датчик, после чего передает полученную информацию на блок управления. На основе этих данных блок вычисляет какой импульс необходимо подать на исполнительный механизм. От этого датчика напрямую зависит, какое усилие будет компенсировать усилитель.

Стоит отметить, что сам торсион жестко связан с валами рулевой колонки и скручиваться он может только на определенный угол, поэтому даже при отказе ЭУР управление авто сохраняется.

Датчик угла поворота определяет в какую сторону водитель начал вращать руль, и благодаря информации от него блок управления устанавливает полярность тока, подаваемого на электродвигатель. Нередко датчики угла поворота и крутящего момента объединены в одну конструкцию. Располагаются они оба на рулевой колонке.


Пример устройства ЭУР с датчиком крутящего момента

Стоит отметить, что также есть и датчик обратной связи, установленный на электродвигателе, благодаря которому блок управления контролирует работу исполнительного механизма.

Задействование для работы ЭУР других датчиков – скорости движения и параметров работы мотора, дает возможность подстроить усилитель под конкретные условия движения.

Зная конструкцию, можно понять принцип работы электроусилителя руля. Имеющиеся в конструкции датчики постоянно следят за положением рулевой колонки. В случае поворота они регистрируют изменения и передают информацию на блок управления. Тот в свою очередь высчитывает параметры электрического тока и подает их на электродвигатель. При включении в работу посредством сервопривода эл. мотор создает усилие на рулевом механизме. В общем, все достаточно просто. Но здесь стоит упомянуть, что под разные условия существуют свои режимы работы ЭУР, но о них ниже.

Виды и их особенности

Как отмечено, в устройстве ЭУР применяются одни и те же составные элементы, но с разной компоновкой. Все применяемые электрические усилители рулевого управления можно разделить на:

  • Встроенные в рулевую колонку;
  • Монтируемые на рулевой механизм;

Особенность первого типа заключается в том, что все составные части объединены в единую конструкцию, устанавливаемую на рулевой колонке. В таком механизме используется червячная силовая передача, воздействующая на вал рулевой колонки (червяк соединен с ротором электродвигателя, а шестерня, с которой он находится в зацеплении – на валу колонки, после торсиона). Такой тип ЭУР является самым дешевым и его можно встретить на автомобилях бюджетного сегмента.


ЭУР встроенный в рулевую колонку

Что касается усилителей, устанавливаемых на рулевой механизм, то у этих типов конструкция раздельная – датчики установлены на колонке, блок управления располагается где-то в салоне, а двигатель с редуктором расположен на рулевом механизме.

Причем существует несколько типов ЭУР с такой компоновкой:

  • С червячным редуктором;
  • Двухвальный;
  • Шарико-винтовой;

С червячным редуктором

Если рассмотреть общую концепцию ЭУР, установленного на рулевой колонке, и раздельного усилителя с червячным редуктором, то разница между ними сводится лишь к тому, что у второго варианта исполнительное устройство располагается возле рулевого механизма, хотя в нем все также используется червяк с шестерней (установленной на валу рулевой колонки).


Червячный редуктор ЭУР

Двухвальный ЭУР

Двухвальный тип ЭУР с момента появления являлся достаточно популярным, но сейчас он используется значительно реже. Конструктивное исполнение этого типа усилителя очень интересно: сочленение «колонка-рулевой механизм» здесь осталось без изменен

назначение, принцип работы и устройство

Появление электропривода в конструкции усилителей рулевого управления автомобилей было неизбежным. Гидравлика во многом хороша, но некоторые её недостатки были непреодолимы, да и развитие систем сильно тормозилось сложностями их сопряжения с лавинообразно внедряемыми цифровыми технологиями.

Содержание статьи:

Всё решилось, как только появились недорогие, компактные и надёжные датчики, электродвигатели, электронные блоки цифрового управления с достаточной памятью для размещения быстродействующих алгоритмов обработки.

Для чего в машине электрический усилитель руля

Обеспечение удовлетворительного усилия на рулевом колесе – это только одна сторона задачи, с которой справляются усилители руля на разных принципах построения.

Существует несколько дополнительных функций, выполнение которых способен обеспечить именно ЭУР:

  • переменный коэффициент усиления в зависимости от скорости движения или иных условий;
  • передача водителю сигналов обратной связи по усилию на рулевом колесе;
  • исправление неверных действий водителя при помощи увеличения сопротивления повороту руля;
  • элементы автономного управления автомобилем.

Электронный блок усилителя интегрируется в общую систему контроля над автомобилем, что обеспечивает взаимодействие с прочими узлами, регулирующими тяговое и тормозное усилия, получение сигналов от датчиков, не имеющих непосредственного отношения к рулению.

Как устроен ЭУР

Всё устройство подразделяется на электрическую и механическую части, связь между которыми производится через датчики и электромотор с редуктором.

Читайте также: Что такое седан, виды и классы популярного кузова автомобиля

В состав входят такие элементы:

  • исполнительный сервопривод, состоящий из электродвигателя и редуктора, который нужен из-за достаточно высоких оборотов вала электрического мотора;
  • блока управления, имеющего входы от датчиков, внешних устройств и выходы на силовой двигатель;
  • датчиков, вырабатывающих сигналы направления поворота руля, усилия на рулевом валу и скорости его вращения.

Питание ЭУР получает от бортовой сети автомобиля, при отключении электроники из-за неисправности рулевой механизм продолжает работать, но уже без усиления.

Принцип работы

В исходном состоянии электродвигатель не работает, энергия не потребляется. Блок управления следит за сигналами датчиков и в случае обнаружения действий со стороны водителя начинает управлять электродвигателем.

Чем сильнее закручен торсионный датчик момента на рулевой колонке, тем большее усилие создаётся со стороны сервопривода, что компенсирует отдачу от рулевой трапеции на руки водителя. Отслеживается направление поворота, скорость действий водителя и угол отклонения управляемых колёс.

В режиме парковки, когда скорость мала, усиление должно быть максимальным, руль можно вращать с большой скоростью на значительные углы, не встречая сопротивления.

Статья по теме: Что такое универсал и как его отличить от других кузовов автомобилей

Однако с ростом скорости руль должен тяжелеть, с одной стороны предупреждая водителя о недопустимости резких движений, а с другой – обеспечивая важную обратную связь по усилию, позволяющую контролировать сцепление колёс с дорогой.

ЭУР должен отслеживать возврат колёс в нейтральное положение, не всегда возможный при большом трении в механизмах. Причём эта функция работает не постоянно, в парковочных режимах возврат и переменное усиление не требуются.

Наоборот, при взаимодействии с системой стабилизации энергичный самовозврат необходим для курсовой стабилизации автомобиля, даже если водитель потерял управление. Выполняются и упреждающие действия, подобные тому, как опытный водитель выводит машину из заносов и сносов.

При автономном управлении ЭУР становится исполнительным механизмом для функции отслеживания разметки, автоматического объезда препятствий и адаптивного круиз-контроля в поворотах. Через него могут передаваться предупреждающие сигналы в виде толчков и вибраций.

Типы конструкции

Сервопривод ЭУР может встраиваться в рулевую колонку или непосредственно в рулевой механизм. Первое решение используется на лёгких бюджетных автомобилях, а второе на более массивных или спортивных.

Непосредственная связь с рулевой рейкой обеспечивается отдельной винтовой, червячной или шестерёнчатой передачей, отдельно от пары шестерня-рейка рулевого вала.

Это интересно: Как работает система распределения тормозного усилия EBD

Таким образом можно передавать значительное усилие и делать это максимально точно. Но и цена устройства возрастает.

Схема

Электросхема ЭУР включает в себя блок управления, разъём с фазовыми контактами электродвигателя, два разъёма датчиков момента и положения, кабель питания, соединённый с основным монтажным блоком автомобиля, интерфейсный разъём для связи с контроллерами прочих систем и приборной панели.

Входными сигналами выступают:

  • датчик скорости автомобиля;
  • датчик направления поворота руля;
  • тензометрический датчик момента на рулевой колонке;
  • датчик скорости вращения рулевого вала там, где эта информация используется;
  • двунаправленный сигнал диагностики;
  • сигнал тахометра;

Выход блока работает непосредственно на фазовые обмотки двигателя, обычно асинхронного. Питание поступает по двум контактам, от замка зажигания и от клеммы аккумулятора, через установленный в монтажном блоке мощный предохранитель.

Отдельная стабилизированная цепь питания датчиков формируется в блоке управления.

Основные неисправности электроусилителя руля

Неполадки могут быть чисто механическими или электрическими. Блок управления при каждом включении проводит самодиагностику и при обнаружении отказов выдаёт сигнал на включение контрольной лампы, фиксируя один из многочисленных кодов ошибки, который можно считывать диагностическим прибором.

Для снижения вероятности полного отказа многие функции продублированы.

Наиболее частыми причинами неисправности могут стать:

  • отказы датчиков ЭУР;
  • неполадки силового электродвигателя;
  • износ, люфты и подклинивания в системе редуктора и непосредственного привода рулевой рейки из-за ударных нагрузок и вибраций;
  • сбои и ошибки в программном обеспечении ЭУР;
  • нарушение калибровок датчиков;
  • нарушение питания ЭУР, перегорание предохранителя, окисление и механическое разрушение проводки и контактов.

Ремонт ЭУР требует квалифицированного вмешательства и вряд ли возможен своими силами.

Потребуется электронное оборудование и заводская технологическая документация, вопросы безопасности заставляют производителей максимально ограничивать возможность постороннего доступа.

Преимущества и недостатки устройства

Для бюджетных исполнений основным преимуществом выглядят низкая цена и малая масса электроусилителей.

Несмотря на принципиальную сложность, в массовом производстве электронные компоненты гораздо дешевле гидравлики, а электрические сервоприводы давно стали компактными, надёжными и мощными.

  1. Отсутствие гидравлических элементов увеличивает долговременную надёжность, исключены утечки и не требуется гидронасос с прецизионными деталями.
  2. ЭУР экономичен, поскольку его узлы работают только тогда, когда в них есть потребность.
  3. Устройство компактно, его можно размещать прямо в салоне на рулевой колонке.
  4. Точность управления и наличие дополнительных возможностей доступны только электронике.
  5. Электромеханические узлы не требуют никакого обслуживания при эксплуатации.
  6. Легко организуется внешнее управление.

Однако, есть и недостатки:

  1. Достаточно затратным станет увеличение мощности усилителя в применении на тяжёлых автомобилях.
  2. Приборы более чувствительны к влаге, чем тот же гидроусилитель.
  3. Информативность рулевого управления носит искусственный характер и достаточно тяжело поддаётся оптимизации во всех режимах.
  4. Электронные компоненты подвержены сбоям и влиянию помех.
  5. Низкая ремонтопригодность, обычно узлы меняются в сборе.
  6. Склонность к перегреву электродвигателя.

Тем не менее, электропривод постепенно вытесняет гидравлику, хотя этот процесс идёт медленно, иногда вызывая появление гибридных электрогидравлических конструкций. Но будущее явно за ЭУР.

принцип работы и схема узла

Детально разберем устройство электроусилителя руля (ЭУР), как наиболее продвинутого представителя рулевой системы автомобиля. Выясним чем отличается гидроусилитель от электроусилителя и раскроем перспективу развития этих рулевых помощников водителя.

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».

«Неужели они такие классные?» — спросите вы. Давайте разберёмся что к чему.

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.

Устройство электроусилителя руля для автомобилей малого класса

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.

Устройство электроусилителя руля для автомобилей среднего класса

Устройство электроусилителя руля на большегрузных авто и автобусах

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.

 

Устройство электроусилителя руля

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.

ГУР и ЭУР: кто же лучше?

Время вернуться к основному вопросу, озвученному в начале статьи: гидро- или электроусилитель руля, что лучше? Одним из главных преимуществ ЭУРа является его экономичность: в отличие от ГУР ему ненужно отбирать мощность от двигателя автомобиля (напомним, насос гидроусилителя связан приводом с коленвалом).

В дополнение к этому электроусилитель включается только тогда, когда мы поворачиваем руль, что тоже неплохо для энергосистемы машины.

Также немаловажен малый вес и компактность этих устройств. Ну и, конечно же, интеллектуальный потенциал ЭУР, о котором мы уже вспоминали – на его базе легко создаются автоматические системы управления, ассистирующие устройства, а также другие технологии активной безопасности и перспективные беспилотные решения.

Схема электроусилителя автомобиля

Но так ли плох гидроусилитель? Конечно же, нет. Во-первых, для тяжёлой и грузовой техники создать ЭУР достаточной мощности сложно, поэтому «гидрачи» в этом случае незаменимы. Во-вторых, его ремонт обойдётся дешевле, чем ремонт электроусилителя.

В целом же, как мы видим, электроусилители превосходят по ряду ключевых параметров своих собратьев с гидросистемой, из-за чего тотальный переход легковушек с одно вида усилителей на другой – всего лишь дело времени.

На этом, дорогие наши читатели и подписчики, мы завершаем сегодняшний рассказ.

Изучайте автомобили вместе с нами! До новых встреч!

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.

JTEKT CORPORATION | Электроусилители руля

Электроусилители руля

Колонка электроусилителя руля

Наброски

  • Поскольку блок усилителя мощности находится в кабине, этот тип системы рулевого управления подходит для компактных транспортных средств, имеющих меньше места в машинном отделении.
  • Этот тип принят в принципе для легких, компактных и средних автомобилей.

Скачать каталог

Шестерня электроусилителя руля

Наброски

  • Эта система рулевого управления снабжена блоком усилителя мощности на валу шестерни (внутри машинного отделения), и она отличается спокойствием по сравнению с типом колонны.

Скачать каталог

Электроусилитель руля с двумя шестернями

Наброски

  • Поскольку вспомогательная функция этой системы рулевого управления отделена от вала рулевого колеса, степень свободы установки повышается, и вместе с оптимальной конструкцией прочности достигается большая производительность.

Скачать каталог

Стойка прямого привода электроусилитель руля

Наброски

  • Поскольку карданный вал получает непосредственную помощь, реализуется низкое трение, низкая инерция и идеальное ощущение рулевого управления.

Скачать каталог

Электрический насос типа гидравлического усилителя руля

Наброски

  • Это энергосберегающая гидравлическая система гидроусилителя руля, с которой гидравлический насос приводится в действие под управлением микрокомпьютера.
  • При поддержке режима холостого хода потребление энергии в режиме без рулевого управления (при движении по прямой) уменьшается примерно на 80% (режим 10-15) по сравнению с мощностью в лошадиных силах.

Скачать каталог

,

Toyota Electric Power Steering (EPS) Преобразование — Станция Ranger

Возможно, вы уже видели информацию о замене гидроусилителя руля GM (Saturn Vue), размещенную здесь. Просматривая информацию об электрическом рулевом управлении, я нашел некоторую информацию, которую, я думаю, нам нужно поделиться и сохранить здесь.

Большинство автомобилей японских марок и внедорожников с электрическим рулевым управлением работают в отказоустойчивом режиме, если блок управления (ЭБУ) отключен от CAN BUS. Усилие в безопасном режиме кажется правильным; не слишком много и не слишком мало.Точно так же, как гидравлическое рулевое управление, если электрическое рулевое управление полностью выходит из строя, рулевое управление возвращается в полностью ручной режим, сохраняя контроль над автомобилем.

Самое большое преимущество использования EPS от Toyota, Nissan и Kia / Hyundai заключается в том, что EPS работает в отказоустойчивом. ЭБУ колонки монтируется дистанционно и может быть отсоединен и удален. EPS от Saturn Vue и Chevy Cobalt имеет ЭБУ, который не может быть отсоединен и должен иметь удлиненные провода для удаленного монтажа. Что еще более важно, не существует отказоустойчивого, и для его работы требуется сторонний модуль управления eBay.Кроме того, люди сообщили, что с модулем управления вторичного рынка, Saturn (GM) EPS не самоцентрирует рулевое колесо, выходящее из поворота. Вы должны делать постоянные исправления.

Ниже приведен список автомобилей, которые, как известно, имеют безопасное электрическое рулевое управление. Только (3) проводные соединения; Зажигание включено, питание и заземление на ЭБУ рулевого управления. Это оно!

  • 2004-2009 Toyota Prius
  • 2009-2013 Toyota Corolla
  • 2006-2011 Toyota Yaris — (с ABS)
  • 2007-2009 Nissan Versa
  • 2009-2012 Nissan Cube
  • 2012-2014 Kia ​​Soul

ЭБУ номер детали:

  • 2004-2009 Toyota Prius 89650-47102
  • 2009-2013 Toyota Corolla 89650-02300
  • 2006-2011 Toyota Yaris — (с ABS) 89650-52120 / 52050
  • 2007-2009 Nissan Versa 28500-EM30A / 991-30303
  • 2009-2012 Nissan Cube 28500-1FC0B / JL501-000932
  • 2012-2014 Kia ​​Soul B2563-99500 / 4PSG1312 / FPSG1312

Выходной вал на Toyota немного больше, чем остальные, и поэтому сварная муфта Borgeson 312500, 11/16 36 X 3/4 с гладким отверстием должна подходить.Эта муфта подходит и другим. Kia EPS — самая большая и, кажется, самая тяжелая. Prius & Corolla EPS очень легко найти в гаражах, так что это лучший выбор.

Примечания:

Как и в любой модификации, есть риски. Эта страница предназначена для того, чтобы показать, как была выполнена эта модификация. Используйте его на свой страх и риск!

Эта модификация была выполнена на Ford Falcon 1964 года. Надеюсь, есть достаточно информации, чтобы помочь вам с вашим собственным преобразованием.

Общая информация:

Электрические схемы:

Требуются только 3 провода. Питание, заземление и зажигание на

Верхний рулевой вал и колонка Трубка:

Нижний вал рулевого управления для установки реечной передачи:

Гидроусилитель руля:

Чтобы перевести мою рулевую рейку с гидроусилителем в ручной, я вынул клапан, снял гильзу и приварил входной вал к валу шестерни.

Видео:

Сделай сам Электроусилитель руля 1 — EPS с отказоустойчивостью

Сделай сам Электроусилитель руля 2 — Bench Test

Электроусилитель руля 3 — варианты монтажа

DIY Электроусилитель руля 4 — В автомобиле Test

Еще статьи:

,

DC Motors | Принцип действия | Ресурсы для инженеров

Электродвигатели работают на электромагнетизме. Однако есть и другие типы двигателей, которые используют электростатические силы или пьезоэлектрический эффект. В случае электродвигателя постоянного тока с постоянным магнитом движение вызывается электромагнитом (якорем), взаимодействующим с фиксированным полевым магнитом (корпус в сборе).

В щеточном двигателе электрический ток протекает через клеммы двигателя в узле торцевой крышки, который входит в контакт с коммутатором в узле якоря через угольные щетки или листья щеток.Электрический ток приводит в действие катушки, генерирующие магнитное поле, заставляющее якорь вращаться, когда он взаимодействует с магнитами, заключенными в сборку корпуса. Правило левой руки Флемминга помогает определить направление силы, тока и магнитного потока.

В бесщеточном двигателе, когда на клемму двигателя подается электричество, ток течет через фиксированное поле статора и взаимодействует с движущимся постоянным магнитом или движущимся индуцированным магнитным полем внутри ротора / якоря.После того, как движение и силовая нагрузка будут удовлетворены имеющимся источником тока, он возвращается к источнику, выходящему из двигателя.

Ключевые элементы, взаимодействующие для создания движения

Магнитный поток — Двигатель может иметь катушку с фиксированной намоткой или статор с постоянным магнитом и подвижную обмотку катушки с намоткой или ротор PM, которые будут иметь взаимодействующие поля магнитного потока для создания силы и движения.

Force — Количество тока, протекающего через электромагнитное поле, пропорционально величине силы взаимодействующего электромагнитного поля, необходимой для достижения противоположной рабочей нагрузки.Помимо силы и движения, необходимых для устройства, необходимо учитывать любые потери эффективности при преобразовании электроэнергии в механическую работу (ватт).


Обзор шагового двигателя

Что такое шаговый двигатель

Шаговые двигатели работают не так, как другие двигатели постоянного тока, которые просто вращаются при подаче напряжения. Вращательный шаговый двигатель — это электромеханическое устройство, которое может разделить один полный оборот (360 °) на большое количество ступеней вращения.Шаговые двигатели управляются электронным способом и не требуют дорогостоящих устройств обратной связи. Линейный шаговый двигатель аналогичен вращательному двигателю, за исключением того, что вал движется линейно или в продольном направлении. Оба типа имеют два обмоточных устройства для своих электромагнитных катушек: униполярное и биполярное. Униполярный означает, что каждый конец катушки имеет одну полярность. Рекомендуемый стабилитрон используется для быстрого затухания тока в отключенной катушке. Это даст увеличенный крутящий момент двигателя, особенно на более высоких частотах.

Биполярный означает, что каждый конец катушки имеет обе полярности. Катушка будет положительной и отрицательной в течение каждого цикла движения. Поскольку каждая катушка используется полностью, двигатель имеет более высокий крутящий момент по сравнению с однополюсной катушкой. Биполярный драйвер может включать в себя возможность привода постоянного тока, называемого приводом прерывателя. Это обеспечит повышенный выходной крутящий момент на более высоких частотах и ​​уменьшит влияние колебаний температуры и напряжения питания.

Основы шагового двигателя

Шаговый двигатель PM или «консервная банка» — это недорогое решение для ваших задач позиционирования с типичными углами шага 7.5 ° — 15 °. Меньшие углы шага могут быть получены через Microstepping. При подаче электрических управляющих импульсов вал двигателя движется с определенным шагом. Текущая полярность и частота приложенных импульсов определяет направление и скорость движения вала.

Одним из наиболее значительных преимуществ шагового двигателя является его способность точно контролироваться в системе с разомкнутым контуром. Управление в разомкнутом контуре означает, что информация обратной связи о положении вала не требуется.Этот тип управления устраняет необходимость в дорогостоящих устройствах обратной связи, просто отслеживая входные шаговые импульсы. Шаговый двигатель — хороший выбор, когда требуется контролируемое движение. Они рекомендуются в тех случаях, когда вам необходимо контролировать угол поворота, скорость, положение и синхронизацию. Значения крутящего момента, фиксирующего, удерживающего, выдвигающего и выдвигающего моментов, скорости (об / мин) и числа шагов на оборот (угол шага) характеризуют шаговый двигатель.

Момент фиксации — определяет максимальный крутящий момент, который может быть приложен к обесточенному двигателю без его вращения.

Удерживающий момент — определяет максимальный крутящий момент, с которым двигатель с напряжением может быть загружен, не вызывая вращательного движения.

Pull-In — производительность определяет способность двигателя запускаться или останавливаться. Это максимальная частота, при которой двигатель может запускаться или останавливаться мгновенно, с приложенной нагрузкой, без потери синхронизации.

Pull-Out определяет максимальный крутящий момент при применении рампы ускорения / замедления без потери шагов.Он определяет максимальную частоту, на которой двигатель может работать без потери синхронизма.

Наш вращающийся шаговый двигатель может быть объединен с нашей полной линейкой редукторов для увеличения крутящего момента и снижения скорости.

,
Что такое реле? Определение, принцип работы и конструкция

Определение: Реле — это устройство, которое размыкает или замыкает контакты, чтобы вызвать срабатывание другого электрического управления. Он обнаруживает недопустимое или нежелательное состояние в назначенной области и дает команды на автоматический выключатель для отключения пораженной области. Таким образом защищает систему от повреждений.

Принцип работы реле

Работает по принципу электромагнитного притяжения.Когда цепь реле обнаруживает ток повреждения, он возбуждает электромагнитное поле, которое создает временное магнитное поле.

relay Это магнитное поле перемещает якорь реле для открытия или закрытия соединений. Реле малой мощности имеет только один контакт, а реле высокой мощности имеет два контакта для размыкания переключателя.

Внутренняя часть реле показана на рисунке ниже. У этого есть железный сердечник, который намотан катушкой управления. Питание подается на катушку через контакты нагрузки и контрольного переключателя.Ток, протекающий через катушку, создает вокруг нее магнитное поле.

Из-за этого магнитного поля верхняя часть магнита притягивает нижнюю часть. Отсюда замыкаем цепь, через которую ток протекает через нагрузку. Если контакт уже закрыт, то он движется в противоположном направлении и, следовательно, размыкает контакты.

Полюс и Бросок

Полюс и броски — это конфигурации реле, где полюс — это переключатель, а бросок — это количество соединений.Однополюсный, однопроходный — это самый простой тип реле, который имеет только один переключатель и только одно возможное соединение. Аналогично, однополюсное реле двойного хода имеет один выключатель и два возможных подключения.

Строительство реле

Реле работает как электрически, так и механически. Он состоит из электромагнитных и наборов контактов, которые выполняют операцию переключения. Конструкция реле в основном подразделяется на четыре группы. Это контакты, подшипники, электромеханическая конструкция, клеммы и корпус.

Контакты — Контакты являются наиболее важной частью реле, которая влияет на надежность. Хороший контакт дает ограниченное контактное сопротивление и снижает износ контактов. Выбор материала контакта зависит от нескольких факторов, таких как характер тока, который должен быть прерван, величина тока, который должен быть прерван, частота и напряжение работы.

Подшипник Подшипник может быть одним шариковым, многошариковым, шарнирным и драгоценным подшипником.Одиночный шариковый подшипник используется для высокой чувствительности и низкого трения. Мульти-шариковый подшипник обеспечивает низкое трение и большую устойчивость к ударам.

Электромеханическая конструкция — Электромеханическая конструкция включает в себя конструкцию магнитопровода и механическое крепление сердечника, ярма и якоря. Нежелание магнитного пути поддерживается минимальным для повышения эффективности цепи. Электромагнит сделан из мягкого железа, и ток катушки обычно ограничен 5А, а напряжение катушки 220В.

Клеммы и корпус Сборка якоря с магнитом и основанием производится с помощью пружины. Пружина изолирована от якоря литыми блоками, которые обеспечивают стабильность размеров. Неподвижные контакты, как правило, точечно приварены на клеммной тяге.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о