С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Принцип работы электроусилителя руля

Принцип работы электроусилителя руля


Принцип работы электроусилителя руля и его устройство

Если гидроусилитель руля является уже хорошо знакомым устройством и используется производителями автомобилей уже не один десяток лет, то ЭУР относительно молод. Рассмотрим принцип работы электроусилителя руля.

Начнём с устройства ЭУР. Он состоит из электродвигателя, механической шестерёнчатой передачи, датчика поворота руля, датчика крутящего момента руля и блока управления. Также в блок управления поступают данные о скорости движения машины (из системы ABS) и о частоте вращения коленвала (оборотах двигателя). 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.

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.

Достоинства ЭУР

С экономической точки зрения основным достоинством ЭУР является то, что применение электродвигателя исключает необходимость отбора части мощности от двигателя автомобиля.

Это позволяет экономить не менее пол литра топлива на сто километров пробега, в отличие от авто с гидроусилителем руля. Важным достоинством является и надёжность этой системы. Отпадает необходимость в постоянной проверке ремня и уровня жидкости гидроусилителя руля.Электроусилитель руля более информативен и обеспечивает лучшую связь водителя с дорогой. Наличие дополнительных режимов делает вождение более комфортным. В отличие от авто с гидроусилителем руля, колеса можно держать в крайних положениях неограниченное время.

И, конечно, компактность устройства также является одним из преимуществ ЭУР перед другими системами.

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.

Видео “Что такое ЭУР”

Посмотрев ролик, вы узнаете, что из себя представляет ЭУР и какие у него плюсы и минусы.

Устройство и принцип работы электроусилителя руля

Автоликбез7 сентября 2016

Борьба за повышение комфорта при управлении автомобиля ведется с момента его изобретения. Сначала поворот руля облегчался путем увеличения размеров самой баранки и за счет внедрения шестерёнчатой передачи. Затем появились гидравлические усилители (ГУР), а в последнее время приводы – помощники стали электрическими (ЭУР). Чтобы понять разницу между ними, стоит изучить принцип работы электроусилителя руля.

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.

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.

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.

Метки: рулевое управление, системы управления, ЭУР

Электроусилитель руля: принцип работы

Повальное внедрение электроники во все системы и узлы автомобиля не обошло и рулевое управление. Так появился электроусилитель руля (ЭУР), который существенно превосходит гидроусилитель по удобству и точности управления, безопасности и экономичности.

Блок-схема работы ЭУР Состав системы ЭУР

В состав системы входит электродвигатель, сервопривод, датчики крутящего момента и угла поворота руля, блок управления. Опционно может устанавливатья датчик скорости вращения руля. Электродвигатель — современный, бесщеточный. Конструкция сервопривода может быть различной, в зависимости от типа автомобиля (об этом ниже). Датчик крутящего момента — основной датчик системы. В разрез рулевого вала встраивается торсион. Элементы датчика устанавливаются на разных его концах. Принцип его работы может быть различным (например, магнитный или оптический).

Устройство датчика крутящего момента ЭУР Блок управления ЭУР

При повороте рулевого колеса происходит закручивание торсиона. Чем больше усилие — тем больше закручивается торсион. По величине изменения взаимного положения частей датчика оценивается величина приложенного усилия. Угол поворота руля также измеряется соответствующим датчиком. Кроме этого, блок управления получает данные о скорости автомобиля от системы ABS и об оборотах двигателя от контроллера. На основании этих параметров ЭБУ рассчитывает значение необходимого вспомогательного усилия на руле и подает на электродвигатель питание нужной величины и полярности. Электродвигатель через сервопривод либо вращает рулевой вал, либо перемещает рейку.

Конструкция ЭУР

Вариантов конструктивного исполнения узлов ЭУР существует множество. Для примера рассмотрим электроусилители, производимые одним из лидеров рынка компанией ZF под маркой Servolectric. В зависимости от типа автомобиля различаются и применяемые ЭУР. На субкомпактных и компактных легковых автомобилях усилители устанавливаются на рулевую колонку, на автомобилях среднего класса вспомогательное усилие передается на рейку с помощью дополнительной шестерни, а на внедорожниках и легких коммерческих машинах применяется так называемая «параллельноосевая» (paraxial) конструкция.

ЭУР для компактных автомобилей ЭУР на рулевой колонке

На легких автомобилях большое усилие от ЭУР не требуется, поэтому и электродвигатель, и сервопривод получаются настолько компактными, что легко умещаются под рулем в салоне автомобиля. Заодно там же размещаются и датчики. Таким образом, вся конструкция надежно защищена от пыли, грязи и высоких температур подкапотного пространства, что благоприятно сказывается на надежности.

ЭУР для автомобилей среднего класса Привод ЭУР с двумя шестернями

На среднеразмерных автомобилях устанавливается ЭУР с двумя шестернями. Через одну шестерню на рейку передается усилие от руля, а через другую — вспомогательное усилие от электромотора.

Чтобы создать большое дополнительное усилие применяется ЭУР параллельноосевой конструкции. Для преобразования вращательного движения электродвигателя в линейное перемещение рулевой рейки используется зубчатоременной привод и механизм «винт — гайка на циркулирующих шариках». Гайка, вращаемая зубчатым ремнем, через шарики перемещает ось рейки. Шарики циркулируют по резьбе, возвращаясь через специальный канал в гайке.

ЭУР для внедорожников и минивенов Устройство параллельно осевого привода

При любом конструктивном исполнении в случае поломки водитель может продолжать безопасно управлять транспортным средством благодаря наличию механической связи между рулем и управляемыми колесами.

Возможности и премущества ЭУР

Главными преимуществами электроусилителя по сравнению с гидроусилителем являются экономичность и надежность. ЭУР не отбирает мощность у двигателя, что позволяет экономить от 0,4 л до 0,8 л на 100 км в зависимости от режима движения. Это, в свою очередь, снижает выбросы углекислого газа от 10 до 20г/км. ЭУР вступает в работу только при вращении руля, при движении по прямой он не потребляет энергии. Конструктивно электроусилитель компактнее и легче гидроусилителя и не требует обслуживания. Работа электроусилителя отличается более низким уровнем шума. Стоимость ЭУРа ниже, однако его ремонт обойдется гораздо дороже, потому что при поломке вышедшие из строя узлы меняются целиком.

Электронная «сущность» ЭУР наделяет его широкими возможностями по настройке значения вспомогательного усилия в зависимости от условий движения и типа транспортного средства. Чем выше скорость — тем меньше усилие и «тяжелее» руль. При желании водитель может отключить ЭУР от датчика скорости кнопкой на панели приборов. В этом случае руль постоянно «легкий», что облегчает вождение в городских условиях. Одна и та же модель электроусилителя может быть легко программно перенастроена для разных моделей автомобилей. ЭУР обладает функциями автовозврата руля в «ноль» и автоматического удержания колес в среднем положении (например, при разном давлении в шинах).

Интеграция с другими электронными системами автомобиля позволяет использовать ЭУР для:

  • стабилизации автомобиля, например, при резком объезде неожиданно возникшего препятствия;
  • удержания автомобиля на полосе движения;
  • помощи при парковке.

Электроусилитель руля - принцип работы, устройство, назначение

Электроусилитель рулевого управления, который известен под более простым названием как «Электроусилитель руля» - конструкторская особенность рулевого управление, где поворот руля облегчает электропривод. В настоящее время электроусилитель руля, все больше вытесняет гидроусилитель. Ряд его преимуществ в сравнении с гидроусилителем:

- можно регулировать характеристики рулевого управления с большим удобством;

- большая информативность;

- уменьшение расхода топлива (в среднем до 0,5 литров на 100 км пути).

Также, использование электроусилителя, позволило создать и использовать системы активной безопасности:

- система курсовой устойчивости;

- система автоматической парковки;

- система аварийного рулевого управления;

- система помощи движения по полосе.

Существует два варианта использования электроусилителя руля:

- усилия электродвигателя передается на вал рулевого колеса;

- усилие электродвигателя на рейку рулевого управления.

Самым востребованным считается вариант с усилием на рулевую рейку. Он более известен под названием: «электромеханический усилитель руля». У него существует также две известные конструкции:

- с двумя шестернями;

- с параллельным приводом.

Электроусилитель руля состоит из следующих устройств:

- электродвигатель;

- механическая передача;

- система управления.

Схема электроусилителя рулевого управления с двумя шестернями

В данной схеме электроусилитель руля объединен с рулевым механизмом в одном блоке. В конструкции электроусилителя используется асинхронный электродвигатель.

Механическая коробка передает крутящий момент электродвигателя к рейке рулевого механизма. В варианте с двумя шестернями, одна из них передает крутящий момент на рейку рулевого управления от рулевого колеса, другая шестерня — от электродвигателя усилителя. Именно для такого случая на рейке есть два участка зубьев, один из которых служит приводом для усилителя.

Схема электромеханического усилителя руля с параллельным приводом

В отличии от варианта с двумя шестернями, в варианте с параллельным приводом, для передачи усилия от электродвигателя на рейку используется специальный шариковый механизм и ременная передача.

Система управления включает в себя:

- входные датчики;

- электронный блок управления;

- исполнительное устройство.

Входные датчики представляют из себя: датчик угла поворота руля и датчик крутящего момента на рулевом колесе. Система управлением электроусилителем, использует и сторонние системы, такие как ABS (система недопущения блокировки всех колес при экстренном торможении) и блок управления двигателя (датчик частоты коленчатого вала).

Электронный блок управления

Блок управления считывает показатели с датчиков, далее он обрабатывает данные и в соответствии с алгоритмом своей работы, оказывает необходимое воздействие на исполнительное устройство — электродвигатель. Электродвигатель является главным исполнительным устройством, которое облегчает поворот руля благодаря усилию электродвигателя.

Сам электроусилитель может работать в нескольких режимах:

- обычные условия;

- малая скорость;

- большая скорость;

- активный возврат колес в среднее положение;

- поддержание среднего положения колес.

Поворот автомобиля естественно осуществляется поворотом рулевого колеса. Через торсион, крутящий момент рулевого колеса передается на рулевой механизм. Закрутку торсиона измеряет датчик крутящего момента, угол поворота руля — датчик угла поворота рулевого колеса. В дальнейшем все данные: угол поворота рулевого колеса, частота вращение коленчатого вала, скорость автомобиля, передаются блок управление, которые уже решает как дальше работать исполнительному устройству.

Получается, что поворот колес автомобиля происходит объединенными усилиями, которые передаются от рулевого колеса и электродвигателя усилителя.

При небольших скоростях руль становиться легким, обычно это при парковке, или сильно крутых поворотах. Электронная система обеспечивает максимальный крутящий момент электродвигателя, тем самым руль получает большие углы поворота. Максимальный крутящий момент электродвигателя обеспечивает значительное усиление рулевого управления.

При высоких скоростях на поворотах получится тяжелый руль, крутящий момент при этом наименьший. Но система управления может реактивное усилие, которое возникает при повороте колес — возврат колес в среднее положение.

Систему управления часто поддерживает среднее положение колес в условиях разного давления в шинах или допустим сильного бокового ветра и производит необходимую коррекцию. Также, в алгоритме блока управления предусмотрена компенсация увода переднеприводного автомобиля. А в активных системах безопасности электроусилитель действует самостоятельно.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости