Устройство электроусилителя руля

Серводвигатели, в случае с легковыми автомобилями, повышают комфорт вождения, тогда как в грузовых без них не обойтись, так как управлять автомобилем без такого оборудования очень сложно. Первоначально на машинах применялся гидроусилитель (ГУР), в котором основную работу выполняла жидкость под давлением.

Усилитель руля получил довольно широкое распространение и до сих пор используется как в автомобилях, так и в специализированной технике. Но у этого типа ГУР есть конкурент, и довольно серьезный — электроусилитель руля (сокр. ЭУР, ЭРУ).

Этот тип уже завоевал широкую популярность и многие автопроизводители устанавливают его на свои модели. Существует тенденция к тому, чтобы ЭУР полностью заменял ГУР в определенных классах автомобилей. Поэтому нужно подробно рассмотреть устройство электроусилителя руля, конструктивные особенности, виды, положительные и отрицательные стороны.

электроусилитель руля

Основная задача ЭУР та же, что и у гидроусилителя – создать дополнительное усилие в рулевом механизме для облегчения управления автомобилем. Также работа усилителя не должна влиять на «обратную связь», чтобы водитель постоянно «чувствовал» дорогу.

Основные составные части. Принцип работы ЭУР

Сначала рассмотрим принцип работы электроусилителя, так как он идентичен для всех существующих типов. Также в конструкции используются одни и те же компоненты, но их расположение может быть разным.

Итак, электрический усилитель состоит из:

  • Исполнительный механизм;
  • Устройство управления;
  • Датчики слежения

Эти компоненты присутствуют в любом типе ЭУР. Кроме того, некоторые типы также могут использовать информацию от других датчиков: скорости и частоты вращения коленчатого вала.

Исполнительный механизм

Актуатор создает усилие, что обеспечивает более легкое управление автомобилем. Он состоит из электродвигателя и силовой передачи. Что касается двигателя, то в конструкции ЭУР используется асинхронный или синхронный электродвигатель бесконтактного типа, что обеспечивает высокую надежность агрегата.

В ЭУР используется несколько типов силовых передач (в зависимости от типа): червячная, зубчатая или шарико-винтовая. Силовую передачу привода часто называют сервоприводом.

Блок управления

Блок управления «управляет» работой исполнительного механизма. Именно он подает электрический ток (строго определенных параметров) на электродвигатель, обеспечивая его включение в работу. При подаче импульсов на исполнительное устройство блок управления ориентируется на показания датчиков, используемых в конструкции ЭУР.

Датчики

Этих датчиков несколько, каждый собирает определенную информацию и передает ее на блок управления. Главным среди них является датчик крутящего момента (его еще называют датчиком силы), который определяет, какое усилие водитель приложил к рулю. Датчик угла поворота рулевого колеса также используется в конструкции. Опционально ЭУР также может использовать информацию о скорости автомобиля и скорости силовой установки.

датчик крутящего момента

Датчик крутящего момента маховика

Измерение усилия на руле осуществляется благодаря торсиону, установленному на оси рулевой колонки. Вал, в свою очередь, состоит из двух: входного и выходного, соединенных между собой торсионом. При приложении силы он вращается (чем больше приложенных сил, тем больше угол закручивания) и оси перемещаются относительно друг друга.

Этот угол «ловит» датчик, после чего он передает полученную информацию в блок управления. На основе этих данных блок вычисляет, какой импульс следует подать на исполнительный механизм. Этот датчик напрямую определяет, какое усилие будет компенсировать усилитель.

Стоит отметить, что сам торсион жестко связан с валами рулевой колонки и может поворачиваться только на определенный угол, поэтому даже при выходе из строя ЭУР сохраняется автоматическое управление.

Датчик угла поворота руля определяет, в какую сторону водитель начал крутить руль, и благодаря информации от него блок управления устанавливает полярность тока, подаваемого на электродвигатель. Нередко датчики крутящего момента и угла комбинируются в одной конструкции. Оба расположены на рулевой колонке.

модуль датчика крутящего момента EUR

Пример устройства ЭУР с датчиком крутящего момента

Стоит отметить, что на электродвигателе также установлен датчик обратной связи, благодаря которому блок управления управляет работой исполнительного механизма.

Использование других датчиков работы ЭУР, скорости движения и параметров двигателя, позволяет настроить усилитель на конкретные условия вождения.

Зная конструкцию, можно понять принцип работы электроусилителя руля. Присутствующие в конструкции датчики постоянно следят за положением рулевой колонки. В случае поворота они регистрируют изменения и передают информацию в блок управления. Который, в свою очередь, рассчитывает параметры электрического тока и подает их на электродвигатель. При включении с помощью сервопривода двигатель создает усилие в рулевом механизме. В общем, все достаточно просто. Но тут стоит упомянуть, что при разных условиях бывают разные режимы работы ЭУР, но о них ниже.

Виды и их особенности

Как уже отмечалось, в устройстве ЭУР используются те же компоненты, но в другом исполнении. Все б/у электроусилители руля можно разделить на:

  • Интегрирован в рулевую колонку;
  • Устанавливается на рулевой механизм;

Особенность первого типа в том, что все компоненты объединены в единую конструкцию, закрепленную на рулевой колонке. В этом механизме используется червячная передача мощности, действующая на ось рулевой колонки (червяк соединен с ротором электродвигателя, а шестерня, с которой он зацепляется, находится на оси колонки, после торсиона). Этот тип ЭУР является самым дешевым и встречается в автомобилях эконом-сегмента.

ЭУР на рулевой колонке

ЭУР интегрирован в рулевую колонку

Что касается усилителей, устанавливаемых на рулевой механизм, то у этих типов конструкция раздельная: датчики установлены на колонке, блок управления находится где-то в салоне, а двигатель с коробкой передач — в рулевом механизме.

Кроме того, существует несколько видов ЭУР со следующей компоновкой:

  • С винтовой передачей;
  • Двойная ось;
  • Шариковый винт;

С червячным редуктором

Если рассматривать общую концепцию установленного на рулевой колонке ЭУР и отдельного усилителя с червячным редуктором, то разница между ними сводится лишь к тому, что во втором варианте исполнительный механизм расположен возле рулевого механизма, хотя все же используется червячная передача с шестерней (устанавливается на вал рулевой колонки).

червячный редуктор евро

Цилиндрическая коробка передач EUR

Двухвальный ЭУР

Двухосный тип ЭУР был довольно популярен с момента его создания, но сейчас используется гораздо реже. Очень интересна конструкция этого типа усилителя: шарнир «колонка-руль» здесь остается неизменным (как в автомобиле без усилителя).

двухосный евро

Двойная ось ZF EUR

То есть на конце оси колонны установлена ​​шестерня, имеющая постоянное зацепление со стойкой. А вот на рулевом механизме с другой стороны корпуса установлен исполнительный механизм, состоящий из электродвигателя, на валу которого также установлена ​​шестерня, также взаимодействующая с рейкой. Для этого на рельс необходимо нанести дополнительный зубчатый сектор.

принцип работы электроусилителя

Схема работы двухосного ЭУР

Работает такой механизм очень просто: водитель, как и в машине без усилителя, с помощью шестеренки перемещает полку. При этом блок управления включает электродвигатель, который благодаря редуктору помогает ей двигаться.

Шарико-винтовой усилитель

Последний тип — шариковый винт. В этом ЭУР усилие также передается на рулевую рейку, а не на оси рулевой колонки. Но это делается с помощью шариковой гайки. Для передачи усилия используются шарики, которые перемещаются по винтовой канавке, выполненной в рельсе.

шВП усилитель

ШВП EUR с ременным приводом

Принцип работы этого типа электроусилителя руля заключается в том, что усилие, создаваемое электродвигателем, передается на гайку, установленную на рейке (через ременную передачу) или непосредственно, когда электродвигатель встроен в рейку. В результате гайка начинает вращаться, при этом из-за конструкции корпуса она не может двигаться в продольном направлении. Поэтому вращение гайки приводит в движение саму рейку, создавая тем самым дополнительное усилие на рулевом механизме.

шВП евро

ЭУР с ШВП и встроенным электродвигателем

Каждый из этих типов имеет определенные преимущества и недостатки, влияющие на их распространенность в автомобилях. Например, устройство, устанавливаемое на рулевую колонку, стоит дешево, но при этом его информативность невысока. Что касается ШВП ЭУР, то она считается лучшей по информативности, но очень сложной в обслуживании и дорогой.

Режимы работы

Теперь о режимах работы. Дело в том, что при разных условиях движения необходимо создавать определенное усилие. Кроме того, некоторые из режимов предназначены для повышения комфорта.

Можно выделить основные режимы работы ЭУР:

  • Автостоянка;
  • Езда на высокой скорости;
  • Съемки фильма;
  • Верните колеса в среднее положение.

Парковка автомобиля характеризуется необходимостью поворачивать колеса на большие углы, на минимальной скорости или даже на месте. Поэтому усилие на руле при парковке значительное. Для компенсации ЭУР начинает работать в условиях максимальных усилий.

Но при движении на высокой скорости для обеспечения хорошей информативности, чтобы водитель не терял чувство дороги, при маневрах ЭУР почти не вмешивается или создает мало усилий.

Режим направления интересный. Условия движения автомобиля могут быть самые разные: дорога со скосом в одну сторону, влияние внешних факторов (боковой ветер, разное давление в колесах). Все они приводят к тому, что машину «несет» в любом из направлений. Режим рулевого управления обеспечивает прямолинейное движение автомобиля, а ЭУР делает это без участия водителя.

Также есть способ вернуть колеса в среднее положение, когда усилие на руле уменьшается. Происходит это в конце кривой, когда водитель «отпускает руль», блок управления вычисляет необходимый крутящий момент с помощью датчиков и возвращает колеса в среднее положение благодаря электроусилителю.

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

режимы повышения мощности

Разница между режимами сводится к изменению реакции ЭУР на условия движения. Например, в режиме «Спорт» выдается больше информации (руль более «тяжелый»), а в режиме «Комфорт» вырабатывается большее усилие, что обеспечивает комфортность управления автомобилем. «Норма» — это промежуточное положение, при котором на малых скоростях ЭУР работает больше всего, а на высоких — создает наименьшее усилие.

Достоинства и недостатки

Как и у любого устройства, у электроусилителя руля есть свои положительные и отрицательные стороны. К преимуществам ЭУР относятся:

  • Повысить экономичность автомобиля. ЭУР «не берет» мощность у силовой установки, а также включается только при повороте руля;
  • Простота конструкции и меньшая металлоемкость;
  • Компактность;
  • Бесплатная поддержка;
  • Будь спокоен;
  • Возможность настройки режима работы.

Благодаря этим преимуществам ЭУР получил широкое распространение. Но существенны и отрицательные стороны этого типа ГУР. Среди основных недостатков он указывает:

  • Менее информативна (по сравнению с ГУР);
  • Возможность сбоев в работе электронной части, что приводит к некорректной работе;
  • Все узлы практически неремонтопригодны, а стоимость ремонта тех узлов, которые еще подлежат ремонту, очень высока;
  • Малая мощность привода, что делает невозможным использование ЭУР в различных автомобилях (внедорожниках, микроавтобусах, грузовиках);
  • Вероятность отключения ЭУР при перегреве электродвигателя (бывает при езде в тяжелых условиях, когда усилитель работает постоянно).

В целом электроусилитель руля является достойным конкурентом гидроусилителю руля, и используется все чаще, хотя вряд ли когда-либо полностью заменит его.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector