Гидравлический усилитель рулевого управления с электронным управлением. Усилитель рулевого управления

История усилителя рулевого управления - Колеса.ру

Не зря первой компанией, заинтересовавшейся в устройстве, стал именно Cadillac – ведь шестнадцатицилиндровые монстры не только ездили быстро, они еще и были очень тяжелыми. В 1934 году Дэвис стал работать на General Motors. Однако ввиду большой стоимости тонкой гидравлики и экономического кризиса, вызвавшего падение продаж автомобилей, гидроусилитель не стал частью стандартной комплектации автомобилей GM, а конструктор уже в 1936 ушел в компанию Bendix и там продолжал совершенствовать свою систему.

К 1939 году были разработаны системы гидроусиления дести типов, и две из них проданы корпорации GM для экспериментальной установки на автомобилях Buick. В 1940 году они были вновь востребованы на бронеавтомобилях Chevrolet, и в результате к концу войны более 10 тысяч машин были оснащены ими, а конструкция была действительно отлажена для массового производства.

После войны корпорация Chrysler начала разработку своего собственного усилителя на базе уже просроченного патента Дэвиса. Разработка была показана на модели Crysler Imperial, и получила название Hydraguide в 1951 году. Сразу после этого компания GM заключила сделку с Дэвисом об использовании его разработок на машинах ее марок, и к 1953 году по дорогам уже бегал первый миллион машин с гидроусилителями руля. Пожалуй, это тот случай, когда конкуренция безусловно полезна – к 1956 году каждый четвертый продававшийся в США автомобиль имел гидроусилитель, что неудивительно, учитывая рост массы и мощности.

А вот в Европе дела продвигались не так хорошо. Например, компания Цанрадфабрик, более известная как ZF, выпускала простые рулевые редукторы без гидроусилителей для машин с нагрузкой на ось до 6,5 тонн, а значит, даже водители тяжелых грузовиков тогда обходились без «помощников». Ситуация начала меняться только в середине шестидесятых, когда увеличение требований к труду водителей грузовиков привело к появлению спроса на системы гидроусиления. А вот на легковых машинах водители справлялись в основном своими силами вплоть до восьмидесятых годов, когда рост снаряженной массы машин, их скоростей, требований к безопасности и переход на передний привод, а значит и рост массы, приходящейся на переднюю ось, привели к необходимости внедрения усилителей рулевого управления даже на малолитражках.

Особенности конструкции

Конструкция гидроусилителя, предложенная Дэвисом, оказалась настолько удачной, что, по большому счету, мало изменилась до нашего времени.

Суть идеи Фрэнсиса Дэвиса состояла в том, что поток масла от насоса идет постоянно, а не только тогда, когда требуется создать давление. При повороте руля начинает скручиваться торсионный стержень, связывающий вал рулевой колонки и редуктор рулевого управления. При этом в золотниковом распределительном механизме открываются отверстия, направляющие жидкость от насоса в правый или левый рабочий цилиндр гидроусилителя. Чем больше закручивание торсиона, тем больше отверстий золотника открывается, и тем больше насос помогает вращать руль. Основные усилия в совершенствовании этой простой схемы были направлены на уменьшение потерь в системе привода, составляющих не менее 90 ватт даже на самых современных системах, обеспечение более комфортного регулирования усилия на руле, увеличение степени помощи при маневрировании на малой скорости и «утяжеление» руля на трассе.

Дальнейшие усовершенствования

Уменьшение затрат на привод шло по пути совершенствования гидравлики, насоса и его привода. Типичные затраты на привод – это потери на работу передачи, например, ремня (около 10 ватт), потери в насосе (для самых совершенных систем это 40 ватт в простое) и потери в распределительном механизме (это еще 20 ватт). Более ранние системы потребляли заметно большую мощность – так, отчет об испытаниях большого мотора V8 компании GM говорит о почти 500 ваттах потерь мощности при установке на мотор насоса гидроусилителя. Можете себе представить, каков был размер проблемы при использовании не вполне исправных или менее совершенных компонентов.

Для снижения затрат на привод насоса ГУР, когда усиление не требуется, и, собственно, регулирования степени усиления рулевого привода в первую очередь начали совершенствовать насос. Первые системы насосов переменной производительности пришли из систем гидропривода и оказались излишне сложными для массового применения на легковых машинах, но иногда встречаются на грузовиках. Конструкции могут быть различными – лопастными, радиально- или аксиально-поршневыми, но их все объединяет сложность и редкость, поэтому они не устанавливались на легковые машины ввиду большой массы, размеров и цены. Компактным вариантом такой конструкции является, например, насос ГУР Subaru, где шиберный насос имеет внешнее кольцо, которое может менять свое положение относительно центра ротора.

www.kolesa.ru

Гидравлический усилитель рулевого управления с электронным управлением

Чем выше скорость автомобиля, тем меньшие усилия должен прилагать водитель к рулевому колесу, чтобы изменить направление движения, что может привести к потере управляемости. Такая принципиальная закономерность характерна для всех систем рулевого управления (с постоянным и переменным передаточным отношением). Поэтому при разработке рулевого управления принимаются компромиссные решения.

Для улучшения управляемости автомобиля следует повышать крутящий момент при высоких скоростях и сводить его до минимума при малых скоростях движения и при парковке. Для выполнения этих требований современные легковые автомобили оснащаются гидроусилителями с электронным управлением и регулированием типа Servotronic. Эта система регулирует усилия на рулевом колесе в зависимости от скорости автомобиля.

Рис. Зависимость момента на рулевом колесе от скорости движения автомобиля при применении гидроусилителя типа Servotronic. Нулевая скорость соответствует парковке.

Усилитель руля Servotronic создан на базе обычного гидроусилителя. Измененная конструкция клапана управления с поворотным золотником позволяет реализовать принцип непосредственной гидравлической обратной связи. Применением электрогидравлического преобразователя и соответствующим приспособлением клапана управления удалось обеспечить зависимость степени усиления от скорости автомобиля.

Необходимое для работы системы Servotronic давление рабочей жидкости порядка 130 кгс/см2 создается гидронасосом обычной конструкции. Под этим давлением рабочая жидкость поступает к поворотному золотнику 7 клапана управления.

В свободном состоянии торсион удерживает клапан управления в среднем (нейтральном) положении.

Рис. Схема рулевого управления оборудованного гидроусилителем с электронным управлением:1,7 – поворотный золотник; 2,5 – торсион; 3 – электронный блок управления; 4 – датчик сигнала скорости; 6 – штифт; 8 – насос гидравлический; 9 – резервуар; 10 — предохранительный и перепускной клапан; 11 – реактивный поршень; 12 – электромагнитный клапан; 13,18 – распределительная втулка; 14 – правая полость силового цилиндра;15 — левая полость силового цилиндра; 16 – подвод жидкости к правой полости; 17 – подвод жидкости к левой полости; 19- поршень; а – нейтральное положение; б – поворот вправо; в – поворот влево

В блоке клапана управления находится торсион 5. Верхняя часть торсиона соединена штифтом с золотником 7. Нижняя его часть соединена также штифтом с ведущей шестерней 19 и с втулкой распределителя 13. Торсион связан с рулевым валом через карданный шарнир. Соединения торсиона выполнены посредством штифтов 6.

Рис. Соединения торсиона:5 – торсион; 6 – штифт; 7 – поворотный золотник; 13 – распределительная втулка; 19 – ведущая шестерня

Подаваемая гидронасосом рабочая жидкость поступает через входное сверление в корпус клапана управления и далее через кольцевой паз и радиальные отверстия в распределительной втулке клапана к регулирующим кромкам золотника. При нейтральном положении клапана рабочая жидкость перетекает через приточные кромки золотника 1 и поступает во все продольные пазы распределительной втулки и далее мимо сливных кромок золотника в его сливные пазы. Через эти пазы рабочая жидкость отводится в сливную полость и далее в бачок. При этом правая и левая полости силового цилиндра оказываются соединенными между собой через подключенные к ним трубопроводы и кольцевые пазы в корпусе клапана.

При повороте рулевого колеса налево создаваемый водителем крутящий момент передается на торсион 2, верхний конец которого соединен штифтом 6 с поворотным золотником, а нижний конец – с распределительной втулкой 18 и приводной шестерней рулевого механизма. В результате торсион скручивается подобно стабилизатору при наезде одного из колес автомобиля на неровность дороги.

При закрутке торсиона золотник вместе с верхней частью торсиона поворачивается в распределительной втулке, изменяя относительное положение пазов золотника и перепускных отверстий втулки. По мере поворота золотника относительно втулки одни каналы открываются, а другие закрываются.

Рабочая жидкость поступает через щели, раскрывающиеся при перемещении приточных кромок, в продольные пазы и далее через отверстие в кольцевой паз и через трубопровод в правую полость 14 силового цилиндра. На поршень 19 воздействует давление жидкости, что облегчает поворот рулевого колеса.

При поступлении рабочей жидкости в правую полость силового цилиндра происходит ее вытеснение из левой полости в сливную магистраль. Если отпустить рулевое колесо, распрямляющийся торсион вернет золотник в нейтральное положение относительно распределительной втулки.

При повороте рулевого колеса направо рабочая жидкость поступает в левую полость 15 силового цилиндра и происходит ее вытеснение из правой полости.

Электронный блок управления системы Servotronic обрабатывает сигнал скорости автомобиля и изменяет в соответствии с ним ток управления электромагнитным клапаном 4. При повышении скорости автомобиля блок управления системы уменьшает ток управления электромагнитным клапаном. В результате этот клапан частично открывается и перепускает ограниченное количество рабочей жидкости из приточного кольцевого паза 5 в полость 9 над реактивным поршнем 8. При этом жиклер 6 препятствует сильному оттоку рабочей жидкости на слив, благодаря чему в полости над реактивным поршнем создается достаточно высокое давление. В зависимости от величины этого давления изменяется усилие, передаваемое поршнем на шарики и далее на втулку распределителя. Чем выше давление рабочей жидкости, тем большие усилия создаются усилителем и тем большие усилия должен прилагать водитель к рулевому колесу.

Действующее на реактивный поршень давление передается на шарики 7, которые установлены между ним и скошенными поверхностями центрирующей втулки 10, жестко соединенной с распределительной втулкой. Точное центрирование клапана управления особенно благоприятно при движении автомобиля по прямой. При вращении клапана управления, находящиеся под нагрузкой шарики противодействуют повороту золотника относительно распределительной втулки. Таким образом, гидравлический способ создания реактивных усилий используется для повышения момента на рулевом колеса до уровня, подбираемого индивидуально для каждой модели автомобиля.

При высоких скоростях движения ток управления снижается до нуля, в результате чего электромагнитный клапан открывается полностью. В результате на реактивный поршень действует максимальное давление, соответствующее его величине в приточном кольцевом пазе. В результате этого при повороте рулевого колеса на реактивный поршень действует повышенное давление рабочей жидкости. Если действующее на реактивный поршень давление достигло установленного для данного автомобиля предела, открывается ограничительный клапан 3, через который рабочая жидкость перетекает в сливную полость. При этом дальнейший рост давления прекращается.

Рис. Блок клапана управления:1 – распределительная втулка; 2 – сливная полость; 3 – ограничительный клапан; 4 – электромагнитный клапан; 5 – приточный кольцевой паз; 6 – жиклер; 7 – шарик; 8 – реактивный поршень; 9 – полость над реактивным поршнем;10 – центрирующая втулка

При небольшой или нулевой скорости движения сила протекающего через электромагнитный клапан тока достигает максимальной величины, в результате чего электромагнитный клапан 4 закрывается и предотвращает поступление рабочей жидкости в полость 9 над реактивным поршнем. При этом в полости над реактивным поршнем поддерживается такое же давление, как и в сливной полости 2, так как они соединены между собой посредством жиклера 6. Таким образом клапан управления системы Servotronic действует так же, как обычный клапан с поворотным золотником. Так как действие реактивного поршня отсутствует, для поворота колес автомобиля требуются относительно небольшие усилия на рулевом колесе.

При воздействии на рулевой механизм силы в противоположном направлении, например, в результате наезда на неровность, усилитель действует как демпфер. В этом случае торсион закручивается под действием усилия, передаваемого на него через рейку и ведущую шестерню. При этом золотник поворачивается из нейтрального положения относительно втулки распределителя. В результате рабочая жидкость поступает под давлением в ту полость силового цилиндра, которая создает противодействие движению рейки.

Рис. Схема работы гидроусилителя при наезде на препятствие

Например, при переезде неровности на колесо автомобиля действует сила FA, которая стремится его повернуть вокруг точки D (по часовой стрелке). При этом на рейку передается сила FZ, которая поворачивает шестерню и закручивает торсион. В результате открывается проход рабочей жидкости под давлением в правую полость силового цилиндра, а левая полость сообщается со сливом. Действующая на поршень и рейку реактивная сила FR уравновешивает силу FZ и противодействует таким образом повороту колес автомобиля.

На привод насоса гидроусилителя затрачивается значительная мощность (5…7 л.с.), поэтому в целях экономии топлива в современных автомобилях применяют гидравлические насосы с приводом не от коленчатого вала, а от электродвигателя, который включается в работу по сигналу блока управления. Такая конструкция позволяет также повысить долговечность насоса гидроусилителя, так как он работает только во время поворота рулевого колеса.

ustroistvo-avtomobilya.ru

🚘 Электрический усилитель рулевого управления – виды и неисправности

Виды усилителей рулевого управления

В любом современном автомобиле присутствует такой узел, как усилитель рулевого управления. Основной его задачей является снижение силы, применяемой водителем для вращения руля. Это очень повышает показатель комфортности автомобиля. Ещё 15-20 лет назад усилитель руля был настоящей изюминкой при покупке автомобиля в России и СНГ. Сегодня же любой автомобиль даже в базовой комплектации имеет данный элемент. Существует несколько видов усилителей рулевого управления:

• гидравлический усилитель руля
• электрический усилитель руля
• электрогидравлический усилитель руля
• механический усилитель руля
• пневматический усилитель руля

Устройство и работа каждого из видов в корне различается. Пневматический усилитель далеко в прошлом и сейчас он уже практически не используется. Остальные варианты, особенно электроусилитель и гидроусилитель, вы можете встретить на многих автомобилях.

Гидроусилитель руля

Пожалуй, наиболее распространённым типом механизма усиления является гидроусилитель (ГУР). На двигателе автомобиля установлен дополнительный агрегат – насос гидроусилителя. Этот насос создаёт давление специального масла, посредством которого перемещаются элементы в рейке. В момент, когда руль находится в неподвижном положении, масло свободно перекачивается в обход рулевой рейки. Как только вы немного поворачиваете руль, масло под давлением поступает в соответствующую часть мехнизма. Колёса поворачиваются, механизм распределения возвращается в первичное положение, и масло снова начинает уходить в обход рейки.

Основной неисправностью ГУР-а является течь масла через сальники и стыки шлангов, а также неисправность самого насоса. Обычно насос выходит из строя после работы «на сухую». Таким образом, из одной неисправности вытекает другая. Чтобы этого избежать – периодически проверяйте уровень масла.

Электроусилитель руля

Всё большую популярность в последнее время набирает электроусилитель руля (ЭУР). Основным его преимуществом является высокая надёжность и низкая шумность во время эксплуатации. Устройство такого механизма довольно простое: весь агрегат, как правило, располагается под рулевой колонкой. Как только вы прикладываете усилие к рулевой колонке, автоматика это фиксирует и включается электромотор, который «помогает» поворачивать колёса.

Также существует такая разновидность, как электромеханический усилитель руля. Такой вид электроусилителя отличается тем, что передаёт усилие посредством зубчатой или ремённой передачи.

Основной неисправностью такого типа усилителя является повреждение электрооборудования: предохранители, реле, электромотор, соединения проводов. Ремонт таких агрегатов обходится на порядок дешевле ремонта других разновидностей механизмов усиления руля.

Спасибо за подписку!

Электрогидроусилитель руля

Усилители рулевого механизма такого типа также называются гибридными. Принцип работы такого механизма основан и на гидравлике, и на электрике. Основной силовой установкой, как и в случае с гидроусилителем, является насос. Но, в отличие от ГУР-а, насос приводится в движение не ремённым приводом, а электрическим током. Далее всё происходит по такому же сценарию, как и в случае с гидроусилителем – жидкость приводит в движение рейку и колёса поворачиваются, при этом водитель не применяет больших усилий со своей стороны.

Надёжность такого насоса на порядок выше и, помимо этого, исключается вероятность обрыва ремня гидроусилителя. Но, тем не менее, нет ничего вечного, и неисправность усилителя рулевого управления имеет место быть. Чаще всего в такой системе сгорает электромотор или нарушается герметичность масляных каналов. Не спешите менять рейку целиком, если вы увидели подтёки – возможно, достаточно заменить сальники.

Усилитель рулевого управления автомобилей Лада Веста

На автомобили всех без исключения комплектаций линейки Лада Веста устанавливается электроусилитель рулевого управления. Если быть точнее, то электромеханический, поскольку внутри узла используются передаточные механизмы. Сам электроусилитель – разработка Nissan, поэтому в качестве детали можно не сомневаться. Но, как и любой механизм, ЭУР имеет свойство ломаться. И если узел отказался работать, то вероятнее всего причиной поломки является электрика (сгоревший электромотор, оборванная проводка, вышедшее из строя реле или сгоревший предохранитель). Механические же повреждения практически исключены и если и возможны, то только после серьёзных дорожно-транспортных происшествий, в результате которых повреждён рулевой механизм.

olade.ru

Усилители рулевого управления автомобилей.

Усилители рулевого управления

Усилитель рулевого управления служит для создания дополнительного силового воздействия, позволяющего уменьшить прикладываемое к рулевому колесу усилие, необходимое для управления автомобилем, а также для повышения маневренности автомобиля и безопасности движения.

На грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности усилители рулевого управления устанавливают в основном для облегчения управления, а на легковых автомобилях высокого класса, кроме того, для предотвращения потери управляемости автомобилем в случае разрыва шины на высокой скорости.

***

Требования к усилителям рулевого управления

Поскольку рулевое управление автомобиля относится к наиболеее ответственному элементу системы управления, усилители руля должны не только обеспечивать комфорт и удобство водителя, но и соответствовать условиям безопасности движения. Немаловажными условиями качества гидроусилителей, как элементов конструкции автомобилей, является их долговечность, удобство технического ухода и эксплуатации.

Усилители рулевого управления должны соответствовать следующим основным требованиям:

• сохранять возможность управления автомобилем и в случае выхода усилителя из строя;
• не препятствовать стабилизации управляемых колес;
• обеспечивать следящее действие;
• поглощать удары и толчки, воспринимаемые автомобилем со стороны дороги и передаваемые на рулевое колесо;
• иметь высокий КПД и использовать минимальное количество мощности двигателя для своей работы.

Кинематическое следящее действие обеспечивает пропорциональность между угловым перемещением рулевого колеса и углом поворота управляемых колес. Иными словами, каждому фиксированному положению рулевого колеса должно соответствовать определенное положение управляемых колес, а при остановке рулевого колеса в каком-нибудь промежуточном положении поворот управляемых колес также должен прекращаться.

Силовое воздействие обеспечивает пропорциональность между силой, приложенной к рулевому колесу, и силой сопротивления повороту управляемых колес. Силовое следящее действие создает водителю "чувство дороги".

Усилитель рулевого управления должен включаться при определенном усилии, прикладываемом к рулевому колесу. Это усилие зависит от сил трения в рулевом механизме и типа применяемого центрирующего устройства. Центрирующее устройство обязательно имеется во всех усилителях, так как оно также не позволяет включаться усилителю при незначительных толчках со стороны управляемых колес. В качестве центрирующих и реактивных устройств в усилителях рулевого управления могут применяться пружины, торсионы, плунжеры, реактивные камеры или их комбинации.

Включение усилителя рулевого управления происходит вследствие обратной связи от управляемых колес, осуществляемой с помощью рулевого привода.

***

Классификация усилителей рулевого управления

На современных автомобилях могут устанавливаться гидравлические, электрические и комбинированные усилители рулевого управления. На выпускаемых ранее грузовых автомобилях некоторых моделей применялись пневматические усилители руля, однако, в настоящее время от таких конструкций отказались из-за ряда недостатков, присущих пневматическим сервоприводам – высокой инертности при срабатывании и неэффективному следящему действию.

В настоящее время на автомобилях наиболее часто применяются гидравлические усилители рулевого управления, которые характеризуются хорошими массогабаритными и динамическими показателями при рабочих давлениях до 15 МПа, небольшим временем срабатывания (0,02…0,05 сек), хорошими демпфирующими свойствами, малой трудоемкостью технического обслуживания.

Электрические усилители отличаются высокой экономичностью, так как энергия потребляется ими только при включении, а также низким уровнем шума, высокими демпфирующими свойствами и быстродействием, легкостью обеспечения переменного реактивного действия в зависимости от скорости движения автомобиля.

Комбинированные усилители рулевого управления в виде электромеханических или электрогидравлических систем устанавливают на многоосных специальных шасси, автопоездах и легковых автомобилях высшего класса. Это перспективные конструкции, сочетающие преимущества гидравлических и электрических усилителей рулевого управления.

***

Гидравлические усилители рулевого управления (ГУР)

k-a-t.ru

Электроусилители рулевого управления | Усилители

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Производитель автомобилей Ауди предлагают систему реечного электроусилителя с двумя шестернями.

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

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

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

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

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

Основными деталями датчика угла поворота рулевого колеса являются кодирующий диск с двумя кольцами и фотоэлектрические пары, каждая из которых содержит источник света и фотоэлемент. На кодирующем диске предусмотрены два кольца: внешнее кольцо 1 с шестью фотоэлектрическими парами, которое служит для определения абсолютных значений угла поворота рулевого колеса, и внутреннее кольцо 2 – для определения приращений этого угла. Кольцо приращений разделено на 5 сегментов по 72°. Оно используется в сочетании с одной фотоэлектрической парой. В пределах каждого из сегментов кольцо имеет несколько вырезов. Чередование вырезов в пределах одного сегмента не изменяется, а в отдельных сегментах оно отличается. Благодаря этому осуществляется кодирование сегментов.

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

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

На рулевом колесе установлен датчик момента 3.

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

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

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

ustroistvo-avtomobilya.ru

Электрогидроусилитель руля: схема и принцип работы

В современных автомобилях есть такое устройство, как электрогидроусилитель руля. Как понятно из названия, он нужен, чтобы облегчить усилия, прилагаемые к рулю во время движения. Говоря простым языком, он нужен для того, чтобы рулевое колесо легче крутилось. Все водители, которые учились водить на машинах, сделанных в СССР знают о том, как трудно на этих машинах крутился руль. Поэтому это приспособление очень повышает комфорт во время движения.

Устройство

Электрогидравлический тип усилителя рулевого управления состоит из нескольких компонентов. Все эти устройства выполняют свою задачу. Накачивающий агрегат, он состоит из двух частей.

1. Первая часть системы рулевого усилителя – это насос гидравлический рулевого управления, он подкачивает жидкость в нужный момент. Второе устройство – это электрический мотор, он заставляет качать насос. Третий элемент системы усилителя руля – это трубопровод, по которому течет жидкость. В некоторых системах рулевого усилителя устанавливается специальный блок электронного управления.
2. Вторым компонентом системы является узел гидравлического управления системой. Считается исполнительным органом системы, который напрямую прикреплен к рулевому механизму.
3. Третьим агрегатом считается система электронного управления. Эта система распознает скорость машины и прилагает нужные усилия к рулевому колесу.
4. Четвертым агрегатом считается электронный блок управления рулевого усилителя. Он распознает все сигналы датчиков и отправляет нужные команды системе электронного управления.

Следует отметить, что к исполнительным органам рулевого механизма относится не только узел гидравлического управления, сюда еще входят другие компоненты, такие как: специальный клапан, который открывается и закрывается по сигналам приборов, и электродвигатель насоса, который управляет скоростью вращения рулевого вала.

Принцип действия

Электрогидравлический тип усилителя рулевого управления устроен так, что во время движения он работает в различных режимах. В то время, когда машина движется прямо, гидравлическая система обеспечивает циркуляцию жидкости в трубопроводе. Это нужно для, чтобы жидкость была нужной температуры и нужного химического состава.

В тот момент, когда водитель начинает поворачивать, в этой системе происходит следующее.

• Во-первых, закручивается торсион, который открывает каналы для поступления жидкости в них.
• Во-вторых, жидкость перетекает в открывшуюся часть, а из закрывшейся части перетекает обратно в распределительный бачок.
• В-третьих, во время поступления жидкости поршень перемещает рулевую рейку.
• В-четвертых, за счет вышеперечисленных действий в системе появляется дополнительное усилие, которое способствует повороту колес.

Главная особенность этого типа усилителя заключается в том, что он работает даже тогда, когда машина стоит на месте или с выключенным зажиганием. Дело в том, что усилие создается специальным насосом. Отличие работы системы во время движения и когда автомобиль стоит на месте заключается лишь в том, что насосу приходится прилагать большие усилия, чтобы облегчить усилия, которые приложит водитель, чтобы провернуть руль.

Ремонт

Несмотря на всю простоту схемы и конструкции, здесь часто в негодность приходит насос. Поэтому многие пытаются произвести ремонт своими силами, найдя схемы в Интернете. На самом деле в устройстве насоса все сложнее, чем кажется на первый взгляд после просмотра схемы.

1. Во-первых, для того чтобы ремонтировать насос, нужно сначала произвести диагностику и точно определить, что сломан именно он.
2. После этого следует снять старый и купить новый насос.
3. Чтобы снять старый насос, потребуется подробно изучить эту схему. На схеме подробно сказано о том, как и где откручиваются все болты, которые крепят насос. По этой же схеме можно поставить новый насос. Грамотно заменить насос с первого раза возможно только после изучения схемы.

Ремонтировать старый насос следует только в том случае, когда есть запасной, ведь неопытные мастера часто только пытаются сделать это устройство, но редко у кого получается это.

Вся беда самостоятельного ремонта заключается в том, что человек, который пытается сделать этот насос, покупает новую часть механизма, которая нередко стоит примерно большую часть от нового насоса, а после ее установки механизм может не работать. Дело в том, что производитель новой части редко думает о том, точно ли она подойдет в то устройство, из-за чего и происходит окончательная поломка.

Резюме

Каждый водитель, который хотя бы раз ездил на машине с усилителем руля, уже не захочет садиться в машину без него. Как говорится, к хорошему быстро привыкаешь, и поэтому сегодня невозможно представить себе автомобиль без усилителя руля. Сегодня существует несколько разновидностей усилителей руля, которые имеют свои достоинства и недостатки. Все они отличаются только принципом привода усилителя. Схемы у них похожи и принцип работы тоже.

portalmashin.ru

система усиления в автомобиле, виды, устройство, назначение

Каждый водитель стремится ездить на более комфортном автомобиле. Немаловажной частью, которая учитывается при выборе нового автомобиля, является усилитель руля. В последнее время было разработано несколько видов механизмов для облегчения поворота руля. Все они отличаются друг от друга лишь приводом. Не сегодняшний день существует три типа механизмов, которые помогают совершать поворот руля. Помимо этого, усилитель руля может быть адаптивным и неадаптивным. Различие здесь лишь в принципе работы, назначение у них одинаковое.

Различия в принципе работы

Как уже было сказано, существуют адаптивные и неадаптивные усилители рулевого управления. Различие между ними заключается лишь в том, что адаптивный усилитель руля оснащен большим количеством различных датчиков. Неадаптивный усилитель оснащается источником энергии, управлением, которое включает или выключает усилитель рулевого управления и приспособление, которое создает дополнительное усилие для поворота колес. Адаптивный усилитель руля помимо всего этого имеет еще электронное управление, датчик скорости автомобиля и исполнитель, который помогает совершить поворот колес.

Варианты

Существуют некоторые виды данных устройств. Помимо всего этого, усилитель руля может быть пневматическим, гидравлическим и электрическим. Различия между ними чаще всего заключаются в приводе, который помогает совершить поворот колес.

Гидравлический усилитель руля впервые появился на грузовых автомобилях. Помимо того, что он помогал поворачивать колеса, его назначение было смягчать все удары от дороги на рулевое колесо автомобиля. Это помогает продлить срок службы рулевого механизма.

Мало кто знает, но первой советской легковой машиной, которая была оснащена гидравлическим усилителем руля, стала ГАЗ «Чайка».

С тех пор прошло немало десятков лет до того времени, как ГУР начали устанавливать на серийные машины российского производства. Иностранные же производители на свои автомобили ГУР устанавливают с момента разработки этого механизма.

Механизм ГУР устроен так, что в повороте колес осуществляется с помощью специальной жидкости, которая течет в трубопроводе системы. Для того, чтобы жидкость циркулировала по трубопроводу, в бачке с жидкостью расположен специальный насос. Система устроена так, что при повороте руля жидкость поступает в рулевой механизм. Там она закачивается в гидравлический цилиндр, где двигает поршень. Он уже облегчает усилие на рулевое колесо. В то время, когда руль находится в ровном положении, жидкость уходит в бачок.

По тому же принципу работает пневматический усилитель, различие лишь в том, что вместо жидкости в системе находится воздух. Эта система используется на бюджетных автомобилях и джипах. Установка ГУР на внедорожники обуславливается тем, что в этом случае передается большая мощность на колеса.

Прогресс не стоит на месте и со временем был разработан электрический усилитель. Сегодня эта система устанавливается практически на все новые автомобили. Принцип работы здесь основан на том, что электрический двигатель помогает поворачивать колеса, а не цилиндр и поршень.

Достоинства и недостатки

Каждый механизм неидеален и имеет ряд достоинств и недостатков. К примеру, ГУР считается громоздкой системой, но одновременно с этим является дешевой в ремонте и эксплуатации. Стоимость ГУР в итоге сказывается на стоимости всей машины, на которой он установлен. Достоинством можно считать мощность, которая передается во время поворота рулевого колеса. Недостатков у этой системы несколько больше чем достоинств.

• Главным недостатком считается то, что нельзя долго держать руль в крайнем положении, это приводит к перегреву масла и выходу из строя всего устройства.
• Вторым недостатком считается то, что за системой нужно следить, а именно не нарушать герметичность системы и периодически подливать масло в трубопровод.
• Третьим недостатком принято считать то, что мотор ГУР забирает у двигателя мощность. Она расходуется просто так в то время, когда ГУР не работает.
• Четвертый недостаток — это то, что нет возможности настройки режима вождения.

ЭУР в отличие от первой системы имеет меньше недостатков, чем достоинств, поэтому начнем именно с них.

• Первым недостатком считается стоимость оборудования.
• Вторым недостатком считается недостаточная мощность поворота колес.

На этом минусы заканчиваются и начинаются плюсы.

• Во-первых, простота конструкции и быстрая замена любого устройства, которое пришло в негодность.
• Во-вторых, эта система занимает меньше места, чем первая, что значительно сказывается на общем весе машины.
• Третьим плюсом считается экономия топлива и мощности двигателя автомобиля.
• Четвертым минусом считается то, что есть возможность настройки режима работы.

Резюме

С каждым годом прогресс шагает только вперед и, несмотря на недостатки некоторых устройств, инженеры пытаются их устранить, и это неплохо получается. Каждый узел автомобиля имеет свои достоинства и недостатки, поэтому идеальной системы не существует нигде. Выбор делает каждый водитель сам.

portalmashin.ru

• 
  Что такое механизация
• 
  Карданное соединение
• 
  Охрана труда водителей
• 
  Формула теплопередачи
• 
  Как кран работает
• 
  Психофизиология автошкола
• 
  Кран паровой
• 
  Самоходный виброкаток
• 
  Самоходный скрепер
• 
  Скания грузоподъемность
• 
  Типы складов