Вы зашли на сайт как Гость

    АвтоМагазин   "Жестяночка"

тел: 8-915-820-59-13  г.Иваново ул.Ивановская д.61/2

Количество товаров: 0

На сумму: 0 руб.

Оформить заказ

Гидроусилитель и электроусилитель руля.

Что такое усилитель руля в принципе? Это система которая призвана облегчить нам с вами управление автомобилем и сделать этот процесс максимально комфортным. Именно она помогает нам активно рулить парковаться и просто управлять автомобилем не прикладывая особых физических усилий для поворота руля. К тому же именно усилитель не позволяет вибрации которая непременно возникает при движении колес по неровной поверхности передаваться на рулевое колесо.

Усилители руля сегодня — настолько распространенная «опция», что без них немыслимо даже представить себе современный автомобиль. Пока он работает — его не замечаешь, но как только он выходит из строя — банальная поездка по городу превращается в сущее мучение.

Как же устроено то, чем большинство водителей пользуется ежедневно? Для начала необходимо сказать, что существуют два основных типа усилителей рулевого управления, которые отличаются принципами работы и имеют свои особенности: гидравлический усилитель и электроусилитель руля.

Гидроусилитель руля.

Гидроусилитель представляет собой закрытую систему циркуляции жидкости (гидронасос, бак с жидкостью и соединительные шланги) в комплексе с блоком распределения давления и гидроцилиндром. Эта хитрая система работает по следующей схеме:

1. Поршневой насос, приводимый в движение ремнем от коленвала, под высоким давлением нагнетает в систему масло, которе подается на распределительный механизм.

2. Распределитель связан с торсионом, встроенным в рулевой вал. В зависимости от усилия на руле изменяется диаметр выпускных отверстий, через которое масло выходит в полость гидроцилиндра. Когда руль не вращается масло в гидроцилиндр не поступает, а с увеличением рулевого усилия происходит раскрытие масляных каналов. Распределитель — одна из самых уязвимых частей ГУР, так как он чувствителен к качеству масла.

3. В полости гидроцилиндра масло приводит поршень и шток в движение, которое, в свою очередь, посредством сложной системы рычагов передается на передние колеса. Таким образом, масло передает гидроцилиндру энергию от поршневого насоса.

4. Соединительные шланги замыкают систему. Вышедшее из гидроцилиндра масло рециркулирует вновь и вновь. Выделяют шланги высокого и низкого давления. По первым масло движется от насоса к гидроцилиндру, а по вторым — вновь возвращается из гидроцилиндра в масляный бак и оттуда снова поступает в насос.

Особенности функционирования ГУР:

1. При отсутствии усилия на рулевом колесе (руль неподвижен) диаметр выпускных отверстий распределителя находится в промежуточном положении. Масло беспрепятственно циркулирует от насоса к гидроцилиндру и обратно по системе соединительных шлангов. Таким образом, энергия двигателя (как указывалось выше — насос приводится в движение ремнем от коленвала) тратится исключительно на перегонку масла по замкнутому кругу. Никакую функцию ГУР в это время не выполняет, так как колеса не поворачиваются.

2. Обязательным условием нормальной работы ГУР является герметичность системы, наличие достаточного объема масла и фильтра. Поэтому владельцы автомобилей с гидроусилителями должны время от времени контролировать уровень масла в системе, натяжение приводного ремня насоса и своевременно заменять масла и фильтры (используя рекомендованные производителем марки масел).

На сегодняшний день гидроусилитель представляет собой сложную и довольно капризную конструкцию, которая имеет определенные недостатки:

1. Требует ухода и обслуживания.

2. Колебания температуры изменяют физические свойства масла и влияют на эффективность устройства в целом.

3. Потребляет мощность двигателя, даже когда фактически не используется.

Поэтому не так давно на автомобилях появилась новая, более совершенная модель усилителя рулевого управления — электроусилитель.

Электроусилитель руля.

Электроусилитель отличается тем, что непосредственно на рулевом вале установлен электродвигатель с блоком управления и датчиком крутящего момента. Когда водитель поворачивает руль, датчик воспринимает крутящий момент и подает сигнал электродвигателю, который и вращает рулевой вал в заданную сторону. На первый взгляд вся эта конструкция просто обязана быть громоздкой — электродвигатель, блок управления, датчики... Но на самом деле современные технологии уже давно сделали ЭУР мощными и компактными, так что их установка не требует дополнительного пространства — они компактнее традиционных ГУР.

Кроме того, ЭУР анализирует обороты двигателя и скорость автомобиля. На основании данных о скорости блок управления изменяет мощность электродвигателя — на малых скоростях он работает с максимальной нагрузкой, в то время как на высоких — с минимальной. Многие автомобили позволяют отсоединять блок ЭУР от датчика скорости (режим работы «City» включается кнопкой из салона автомобиля), таким образом заставляя усилитель работать с максимальной эффективностью и «облегчать» руль. Ну а обратная связь с двигателем нужна ЭУР для своевременного включения и отключения.

Работает он очень просто:

1. При повороте руля датчик ЭУР регистрирует параметры вращения торсионного вала.

2. Блок управления ЭУР получает данные о скорости автомобиля и оборотах двигателя и запускает электродвигатель.

3. Последний своей работой помогает водителю поворачивать колеса в нужную сторону.

Достоинства ЭУР в сравнении с ГУР:

1. Легкость и компактность конструкции.

2. Экономичность. В отличие от ГУР, электроусилитель потребляет энергию только во время своей непосредственной работы. ЭУР работает только тогда, когда водитель совершает движения рулем. При движении по прямой, например, ЭУР отключается. ГУР работает постоянно с момента запуска двигателя.

3. Работа ЭУР не подвержена влиянию перепада температур.

4. В отличие от ГУР, электроусилитель не требует ухода и обслуживания. Система полностью электрическая, гидравлика отсутствует (а соответственно — нет и потребности в замене масла).

5. ЭУР более надежен, так как состоит из меньшего числа компонентов.

При разработке усилителя конструкторы пытаются совместить несовместимые вещи. С одной стороны, гидроусилитель должен обеспечивать легкость управления автомобилем. В идеале руки водителя не должны уставать даже при активном вращении руля. Этот вопрос уже решен — все сервоприводы руля сегодня обеспечивают максимальный комфорт и легкость в управлении. С другой стороны — водитель должен «чувствовать» автомобиль, должна присутствовать так называемая «обратная связь» рулевого управления. В реальности же на высоких скоростях водителю часто не хватает этой самой «обратной связи» и возникает явление «пустого руля».

Так что есть еще над чем подумать инженерам. Но одно можно сказать с уверенностью уже сейчас — дни гидроусилителей сочтены. В ближайшем будущем мы станем свидетелями полного и повсеместного замещения гидравлических систем электрическими, как более простыми и надежными в эксплуатации.


Электроусилитель рулевого управления.

Электроусилителем рулевого управления (обиходное название – элетроусилитель руля) называется конструктивный элемент рулевого управления автомобиля, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса создается с помощью электрического привода. В конструкции современного автомобиля электроусилитель рулевого управления постепенно заменяет гидроусилитель руля.

Основными преимуществами электроусилителя руля в сравнении с гидроусилителем рулевого управления являются:

* удобство регулирования характеристик рулевого управления;

* высокая информативность рулевого управления;

* высокая надежность в связи с отсутствием гидравлической системы;

* топливная экономичность, обусловленная экономным расходованием энергии.

Наиболее совершенным с точки зрения конструкции является электромеханический усилитель рулевого управления. Известными конструкциями токого усилителя являются:

* электромеханический усилитель руля с двумя шестернями;

* электромеханический усилитель руля с параллельным приводом.

Электромеханический усилитель рулевого управления имеет следующее устройство:

* электродвигатель усилителя;

* механическая передача;

* система управления.

Электроусилитель руля объединен с рулевым механизмом в одном блоке. В конструкции усилителя устанавливается, как правило, асинхронный электродвигатель.

Механическая передача обеспечивает передачу крутящего момента от электродвигателя к рейке рулевого механизма. В электроусилителе с двумя шестернями одна шестерня передает крутящий момент на рейку рулевого механизма от рулевого колеса, другая – от электродвигателя усилителя. Для этого на рейке предусмотрены два участка зубьев, один из которых служит приводом усилителя.

Схема электромеханического усилителя руля c параллельным приводом.

В электроусилителе с параллельным приводом усилие от электродвигателя передается на рейку рулевого механизма с помощью ременной передачи и специального шариковинтового механизма.

Система управления электроусилителем руля включает следующие элементы:

* входные датчики;

* электронный блок управления;

* исполнительное устройство.

К входным датчикам относятся датчик угла поворота рулевого колеса и датчик крутящего момента на рулевом колесе. Система управления электроусилителем руля также использует информацию, поступающую от блока управления ABS (датчик скорости автомобиля) и блока управления двигателем (датчик частоты коленчатого вала двигателя).

Электронный блок управления обрабатывает сигналы датчиков. В соответствии с заложенной программой вырабатывается соответствующее управляющее воздействие на исполнительное устройство – электродвигатель усилителя.

Электроусилитель руля обеспечивает работу рулевого управления автомобиля в следующих режимах:

* поворот автомобиля;

* поворот автомобиля на малой скорости;

* поворот автомобиля на большой скорости;

* активный возврат колес в среднее положение;

* поддержание среднего положения колес.

Поворот автомобиля осуществляется поворотом рулевого колеса. Крутящий момент от рулевого колеса передается через торсион на рулевой механизм. Закрутка торсиона измеряется датчиком крутящего момента, угол поворота рулевого колеса – датчиком угла поворота рулевого колеса. Информация от датчиков, а также информация о скорости автомобиля, частоте вращения коленчатого вала двигателя, передаются в электронный блок управления. Блок управления рассчитывает необходимую величину крутящего момента электродвигателя усилителя и путем изменения величины силы тока обеспечивает ее на электродвигателе. Крутящий момент от электродвигателя передается на рейку рулевого механизма и далее, через рулевые тяги, на ведущие колеса.

Таким образом, поворот колес автомобиля осуществляется за счет объединения усилий, передаваемых от рулевого колеса и электродвигателя усилителя.

Поворот автомобиля на небольшой скорости обычно производится при парковке. Он характеризуется большими углами поворота рулевого колеса. Электронная система управления обеспечивает в данном случае максимальный крутящий момент электродвигателя (т.н. «легкий руль»).

При повороте на высокой скорости, напротив электронная система управления обеспечивает наименьший крутящий момент (т.н. «тяжелый руль»).

Система управления может увеличивать реактивное усилие, возникающее при повороте колес. Происходит т.н. активный возврат колес в среднее положение.

При эксплуатации автомобиля нередко возникает потребность в поддержании среднего положения колес (движение при боковом ветре, разном давлении в шинах). В этом случае система управления обеспечивает коррекцию среднего положения управляемых колес.

ЭУР (Электроусилитель руля).

На протяжении долгого времени конструкторы и не думали улучшать усилитель руля. Небольшие требования к комфорту и управляемости, небольшая часть шины, которая контактировала с дорогой, позволяла управлять автомобилем (даже грузовиком) одной человеческой силой. Средство, для улучшения управления было одно – увеличение отношения придаточного колеса к диаметру баранки. А с тем, что водителю каждый день приходилось наворачивать руль по четыре-пять раз на протяжении всего дня, приходилось мириться.

Вначале усилители руля были введены на тяжелой технике – самосвалах в карьере. Это произошло в конце 30-х годов, сразу перед началом войны. Первыми, которые начали использовать были пневмоусилители – они запитывались от компрессора уже существовавших на тот момент пневматических тормозов и были не такими уж и сложными. Однако гидравлический усилитель, не смотря на то, что был дороже и сложнее чем пневматический, работал точнее и тише. Именно на нем и остановлюсь конструкторы легковых автомобилей. Первыми кто начал выпускать такие автомобили стали, конечно, американцы. Автомобили Chrysler Crown Imperial в 1951 году начались оснащаться гидравлическими усилителями рулевого управления Hydraguide, это оборудование вошло для этой модели в список стандартного. В Европе же гидроусилителем обзавелся в 1954 году Citroen DS 19.

Электроника.

Самым главным преимуществом усилителя рулевого управления является облегчение работы руками при маневрах на парковке или на затяжных поворотах. Где надо либо совершать большое количество оборотов руля с максимальным усилием, либо долго удерживать руль. Еще одним важным свойством, которым обладает усилитель, является то, что он смягчает передачу ударов на баранку от неровной дороги.

Какие же в нем недостатки?

Те водители, которые управляют автомобилем с гидроусилителем руля, не редко жалуются не отсутствие или нехватку реактивного усилия на руле. Увы, зачастую в этом виноват именно гидроусилитель – он слишком сильно помогает водителю, часто оказывая ему медвежью услугу, это и убирает «чувство автомобиля», так как руль не возвращается обратно. Задача конструкторов при настройке и разработке, оказывается чертовски сложной. Для того чтобы добиться наилучшего поведения руля, и не сделать одновременно его слишком тугим, надо соединить в одном механизме много факторов: жесткость торсиона и параметры золотника, производительность насоса, геометрию и углы установки колес (зависит величина усилия возвращающего колеса), параметры задней и передней подвески, уводную жесткость кузова на скручивание и характеристики шин! Поэтому, безупречные с данной точки зрения автомобили попадаются крайне редко. Есть такие фирмы, которые специально идут на жертвы информативности, чтобы обеспечить лучший комфорт, так как знают привязанности своих клиентов.

Не так давно миру стал известен и другой вид усилителя рулевого управления
электроусилитель руля. Принцип работы электроусилителя руля мы и рассмотрим в данной статье.

ЭУР (Электроусилитель руля)

Это такие усилители, в которых не осталось ни малейшего подобия на гидравлику. Датчик стоит на торсионе следящего устройства, и в зависимости от сигнала тока, подаваемого электроникой, направляет разную силу и полярность на обмотку электромотора, который через червячную передачу связан с рулевым механизмом. Характеристику усилителя можно изменять по сигналам датчика скорости, в соответствии с любой из заложенных в память блока зависимостей.

Преимущества электроусилителя:

* работа усилителя руля не зависит от температурных перепадов,

* экономичность,

* информативность (усилитель руля самонастраивается в зависимости от скорости),

* работа усилителя руля не зависит от оборотов двигателя автомобиля.

Усилитель руля будет потреблять энергию, только когда вы вращаете руль, в отличие от гидравлического усилителя, в котором рабочая жидкость всегда течет по трубам, а для этого тратится дополнительная энергия.

Намного выше, чем коэффициент полезного действия гидронасоса – КПД электродвигателя:

* симметричность руля на порядок выше (вправо и влево вращения руля производится с одинаковым усилием),

* надежность (отсутствие ремней, жидкостей, шлангов, сальников, прокладок),

* не нуждается в обслуживании (доливки, замены рабочей жидкости).

Для автомобилей малого класса электроусилитель встроен в коленку руля. Для машин высокого класса
электропривод усилителя интегрирован в рулевую рейку.

Принципы работы электроусилителя руля с использованием переменного отношения.

Можно ли поменять передаточное отношение? Когда вы едите по прямой на высокой скорости, усилитель находится около нулевого положения руля, а излишняя острота не принесет добра, только заставит водителя напрягаться. При развороте или парковке, наоборот хочется, чтобы передаточное отношение было меньше, чтобы поворачивать руль на меньший угол. Для этого было разработано несколько схем механизмов рулевого управления.

Зубья рейки с использованием переменного профиля использует фирма «ZF»
треугольные зубья в околонулевой зоне, трапецеидальной формы
ближе к краям. С разным плечом шестерня входят в зацепление с ними, все это помогает изменить передаточное отношение. Honda использовали другой, более сложный, вариант на своем суперкаре NSX – в сочетании с электроусилителем. Здесь зубья шестерни и рейки сделаны с переменными шагом, кривизной и профилем. Не смотря на то, что шестерню приходится двигать то вниз, то вверх, это позволяет варьировать передаточное отношение в широких приделах. Honda продемонстрировала совершенно другой подход. Представьте себе пару реек, которые коаксиально установлены, одна находится внутри второй, связаны они между собой электромотором. Первая рейка как обычно вращается шестерней рулевого вала, вторая же связана рулевыми тягами. Когда управляющий блок подает сигнал электродвигатель передвигает рейку, которая двигается влево или вправо от ведущей, колеса при этом поворачиваются на заметно больший угол.

Как работают усилители руля?

Долгое время в автомобилях применялись только гидроусилители руля. Электроусилители появились в конце прошлого века с развитием электроники. Усилители рулевого управления состоят из двух основных элементов
исполнительного механизма и привода. В зависимости от конструкции этих элементов различаются следующие виды усилителей: гидро, электрогидро и электро. В гидроусилителях исполнительным механизмом является цилиндр-рейка с поршнем, который делит цилиндр на два объема. Роторный или аксиально-поршневой насос, приводимый ремнем от коленчатого вала, засасывает из бачка масло и нагнетает под высоким давлением в 50—100 атм в золотниковый распределитель. Задача распределителя — отслеживать усилие на руле и строго дозированно помогать поворачивать управляемые колеса. Для этого используют следящее устройство — чаще всего это торсион, встроенный в разрез рулевого вала. Когда машина стоит или едет по прямой, то усилия на рулевом валу нет, и торсион не закручен — соответственно, перекрыты дозирующие каналы распределителя, а масло сливается обратно в бачок. Водитель поворачивает руль, колеса сопротивляются — торсион закручивается тем сильнее, чем больше усилие на руле. Золотник открывает каналы и направляет масло в исполнительное устройство. Когда баранка уже повернута до упора, срабатывают предохранительные клапаны, сбрасывая давление масла и сохраняя детали механизма от повреждения.
Схема с электрогидроусилителем конструктивно схожа с предыдущей. Разница заключается лишь в том, что насос
электрический, т. е. его электропривод приводится в движение не от двигателя, а от аккумулятора автомобиля. Это позволяет исключить отбор мощности от двигателя напрямую, за счет чего расход топлива уменьшается.
Электроусилитель руля
полностью механическая конструкция, которая включает в себя электромотор и редуктор, связывающий рулевой вал с электродвигателем. Насос и гидропривод в данной схеме отсутствуют. На торсионе следящего устройства стоит датчик, и в зависимости от его сигнала электроника подает ток нужной полярности и силы на обмотки электромотора, связанного с рулевым механизмом через червячную передачу. А по сигналам от датчика скорости можно изменять характеристику усилителя в соответствии с любой заложенной в память блока зависимостью, что влечет повышение безопасности на высоких скоростях, так как именно в таких режимах легкий руль может привести к потере управляемости автомобиля.

*************************************************************
© 2000-2018 Все права принадлежат АвтоМагазину "Жестяночка"
Копирование с этого сайта разрешено только со ссылкой "жестяночка37.рф"
*****************************************************************************************************