Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

ЭЛЕКТРОГИДРОУСИЛИТЕЛЬ И ЭЛЕКТРОУСИЛИТЕЛЬ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Авторы:
Город:
Сургут
ВУЗ:
Дата:
07 марта 2016г.

Электрический усилитель руля (ЭУР) — электромеханическая система автомобиля, предназначенная для снижения управляющего усилия, прикладываемого к рулевому колесу.

Электрогидравлический усилитель руля - в них гидронасос приводится в действие собственным электромотором, который связан с блоком управления двигателем и работает в соответствии с заложенной в него программой.

Долгое время на автомобилях применялись только ГУР (гидравлические усилители рулевого управления). ЭУР (электроусилители РУ) появились в конце прошлого века с развитием электроники. Между ними существовали ЭГУР (электрогидроусилители РУ).

Перед конструкторами встала задача - сделать так, чтобы на малой скорости руль был легким, а на большой скорости становился более упругим и информативным. Один из вариантов решения этой задачи - приводить ГН ГУР не от коленчатого вала двигателя, а от электромотора. Тогда, с помощью электроники, изменяя частоту вращения электропривода, можно варьировать производительность ГН. Схема с ЭГУР конструктивно схожа с ГУР. Разница заключается лишь в том, что привод ГН не от ДВС, а от электродвигателя с питанием от бортовой сети автомобиля. Главное преимущество ЭГУР - возможность работы при выключенном двигателе, от аккумуляторной батареи.

Для примера я взял ЭГУР ЗиУ-682 с электроприводом (Рисунок 1). ГН 1 получает привод от электродвигателя 2. Рулевая колонка укреплена на основании кузова рулевым механизмом 6 и двумя специальными тягами 5. РМ 6 обеспечивает поворот сошки 4 и перемещение продольной рулевой тяги 7. Последняя связана с силовым ГЦ 9, шаровой палец которого через рычаг 11 соединен с задней продольной тягой 12 и через двуплечий рычаг 13 - е поперечной рулевой тягой 14.

 

Следующим шагом в развитии усилителей рулевого управления стал ЭУР. ЭУР включает в себя электромотор и редуктор, связывающий рулевой вал с электродвигателем. Гидропривод в данной системе отсутствует. На торсионе следящего устройства стоит датчик, и в зависимости от его сигнала электроника подает ток нужной полярности и силы на обмотки электромотора, связанного с РМ через червячную передачу. По сигналам от датчика скорости можно изменять характеристики ЭУР в соответствии с любой заложенной в память блока управления зависимостью, что влечет повышение безопасности движения при высоких скоростях, так как на таких режимах легкий руль может привести к потере управляемости автомобиля.

Внутрь рулевого вала встроен торсион 2 (Рисунок 2). При вращении рулевого колеса торсион закручивается и датчик момента 3 регистрирует смещение индуктивных катушек, связанных с «ведущей» 4 и «ведомой» 1 частями рулевого вала. Чем больше относительное смещение катушек и ниже скорость автомобиля, тем более высокое питающее  напряжение подает блок  управления 7  к  электродвигателю 6, который через редуктор 5 «подкручивает» рулевой вал 1, помогая водителю повернуть колеса

На малой скорости электродвигатель «доворачивает» рулевой вал с максимальным усилием, по мере увеличения скорости автомобиля эффективность ЭУР снижается. Полностью усилитель отключается при скорости 80 км/ч - и тогда неработающий электродвигатель 6 и редуктор 5 создают на рулевом валу дополнительное сопротивление, «утяжеляя» рулевое колесо.

На ряде автомобилей ВАЗ-2112 устанавливали экспериментальный вариант ЭУР (Рисунок 3). Электроусилитель настолько компактен, что помещается внутри пластикового кожуха рулевой колонки. Из-за этого и монтаж ЭУР необычайно прост - дело сводится к замене стандартного вала рулевой колонки на вал, оснащенный датчиком момента, электродвигателем и редуктором



К электродвигателю лишь подводятся кабель электропитания с индивидуальным предохранителем и провода датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя и датчика скорости автомобиля. Первый датчик нужен, чтобы ЭУР отключался при неработающем двигателе и не расходовал энергию аккумуляторной батареи. Показания датчика скорости позволяют компьютеру регулировать мощность электромотора.

Рулевое колесо можно легко вращать на неподвижной машине. При этом раздается еле слышное жужжание электродвигателя из-под рулевой колонки. Руль по мере роста скорости наливается дополнительным усилием.

Но без недостатков не обошлось. После отклонения руля на небольшие углы (5 - 10°) он не хочет самостоятельно возвращаться в нейтральное положение. Возникает ощущение «перетянутой рейки» - рулевое колесо приходится возвращать в нулевое положение принудительно. Это происходит потому, что у отечественного ЭУР нет функции автовозврата в «ноль», как у новейших импортных аналогов.

Если ЭУР выйдет из строя, то руль просто станет немного «тяжелее», чем у обычного автомобиля. При резком вращении рулевого колеса будет чувствоваться «эффект маятника» - его создает инерция бездействующего электродвигателя, жестко связанного с валом рулевой колонки.

В настоящее время для легковых автомобилей малого и среднего размерных классов разработана система РУ с электроусилителем Servoelectric (Bosch/ZF). Система снабжена электрическим двигателем, который питается от системы электрооборудования автомобиля, и располагается в одном из трех мест; на рулевой колонке, в районе шестеренчатого или реечного приводов.

Блок электронного управления системы Servoelectric программирует ее работу (посредством динамически управляемых параметров), т.е. осуществляет автоматическое (с обратной связью) усиление воздействия на колеса, обеспечивая значительную экономию энергии рулевого управления (приблизительно 85% экономии энергии по сравнению с ГУР).

Система Servoelectric позволяет управлять  автомобилем без усилителя (с  приложением больших мускульных усилий), в случае выхода из строя системы усиления мощности.

По сравнению с ГУР, Servoelectric позволяет сэкономить до 0,25 л топлива на 100 км пробега; он легче, проще и экологически чище.

На автомобили ЛадаВестаустанавливают вариант ЭУР японской компании NSK.

Усилитель Весте достался современный (в этой модификации его пока устанавливают только на кроссоверы Renault Kadjar и Nissan Qashqai), хотя и не самый сложный. Электромотор смонтирован на рулевой колонке и вращает вал через редуктор с червячной передачей — так же, как, например, корейский усилитель Mando на нынешних Ладах. Поэтому вся разница — в настройках.

У фирмы NSKза основу — то есть за аргумент функции производительности — взят не угол поворота руля или скорость его вращения, а усилие, которое водителю требуется приложить к баранке и которое он, в свою очередь, воспринимает как реактивное. То есть то самое чувство руля.

У данного ЭУР есть программа «rack end», то есть сглаживание удара при предельном отклонении руля Достоинствами ЭУР по сравнению с ГУР являются:

1.    Простота конструкции и обслуживания. ГУР в отличие от ЭУР требует постоянного контроля уровня РЖ, обслуживания ГН.

2. Повышенная надежность (отсутствие шлангов, ремней, сальников, РЖ).

3. Компактность механизма.

4. КПД электродвигателя намного выше КПД ГН.

5. Экономичность.

6. Возможность автоматизации процесса парковки автомобиля.

7. Независимость от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

8. Простота настройки в эксплуатации.

9. На порядок выше «симметричность» РУ.

10.   Независимости ЭУР от температурных перепадов. Недостатки ЭУР по сравнению с ГУР:

1.   Малая мощность.

2. Сложность настройки программного обеспечения ЭБУ при создании нового автомобиля.

3.   Недостаточная информативность рулевого управления вследствие слабо выраженного обратного усилия на рулевом колесе – «чувство дороги», иногда и кинематического слежения.

4. Дороговизна ремонта.

Будущее - именно за ЭУР. Ведь рано или поздно все автопроизводители перейдут на 42-вольтную бортовую сеть. А столь высокое напряжение позволит создавать очень «моментные» и при этом предельно компактные электродвигатели.

 

Список литературы

1.     Некрасов В.И., Шпитко Г.Н. Гидро- и пневмосистемы. Усилители рулевого управления: учебное пособие. Курган; Сургут: Изд-во Курганскою гос. ун-та, 2013.

2.     http://www.autoreview.ru [Электронный ресурс] // Чувства руля

3.     http://www.autoreview.ru/_archive/section/detail.php?ELEMENT_ID=145233&SECTION_ID=8060