Рулевого – Рулевое управление автомобиля

Рулевое управление автомобиля: устройство, виды и требования

Рулевое управление — одна из основных систем автомобиля, которая представляет собой совокупность узлов и механизмов, предназначенных для синхронизации положения рулевого колеса (руля) и угла поворота управляемых колес (в большинстве моделей автомобилей это передние колеса). Основное назначение рулевого управления для любых транспортных средств — это обеспечение поворота и поддержание заданного водителем направления движения.

Устройство системы рулевого управления

Схема рулевого управления

Конструктивно система рулевого управления состоит из следующих элементов:

• Рулевое колесо (руль) — предназначено для управления водителем с целью указания направления движения автомобиля. В современных моделях оно дополнительно оснащается кнопками управления мультимедийной системой. Также в рулевое колесо встраивается передняя подушка безопасности водителя.
• Рулевая колонка  — выполняет передачу усилия от руля к рулевому механизму. Она представляет собой вал с шарнирными соединениями. Для обеспечения безопасности и защиты от угона колонка может быть оснащена электрическими или механическими системами складывания и блокировки. Дополнительно на рулевой колонке устанавливается замок зажигания, органы управления светотехникой и стеклоочистителем ветрового стекла автомобиля.
• Рулевой механизм — выполняет преобразование усилия, создаваемого водителем через поворот рулевого колеса и передает его приводу колес. Конструктивно представляет собой редуктор с некоторым передаточным отношением. Сам механизм соединяет с рулевой колонкой карданный вал рулевого управления.
• Рулевой привод — состоит из рулевых тяг, наконечников и рычагов, выполняющих передачу усилия от рулевого механизма к поворотным кулакам ведущих колес.
• Усилитель рулевого управления — повышает усилие, которое передается от руля к приводу.
• Дополнительные элементы (амортизатор рулевого управления или «демпфер», электронные системы).

Стоит также отметить, что подвеска и рулевое управление автомобиля имеют тесную взаимосвязь. Жесткость и высота первой определяют степень отклика автомобиля на вращение рулевого колеса.

Виды рулевого управления

В зависимости от типа редуктора системы, рулевой механизм (система рулевого управления) может быть следующих видов:

• Реечный — самый распространенный вид, используемый в легковых автомобилях. Этот вид рулевого механизма имеет простую конструкцию и отличается высоким КПД.  Недостатки заключаются в том, что этот тип механизма чувствителен к возникающим ударным нагрузкам при эксплуатации в сложных дорожных условиях.
• Червячный — обеспечивает хорошую маневренность автомобиля и достаточно большой угол поворота колес. Этот вид механизма меньше подвержен влиянию ударной нагрузки, но более дорогостоящий в изготовлении.
• Винтовой — принцип работы похож на червячный механизм, однако он имеет более высокий КПД и позволяет создавать большие усилия.

В зависимости от вида усилителя, который предусматривает устройство рулевого управления, различают системы:

• С гидравлическим усилителем (ГУР). Его основным достоинством является компактность и простота конструкции. Гидравлическое рулевое управление среди современных транспортных средств является одним из наиболее распространенных. Недостатком такой системы является необходимость контроля уровня рабочей жидкости.
• С электрическим усилителем (ЭУР). Такая система рулевого управления с усилителем считается наиболее прогрессивной. Он обеспечивает простоту регулировки настроек управления, высокую надежность работы, экономный расход топлива и возможность управления автомобилем без участия водителя.
• С электрогидравлическим усилителем (ЭГУР). Принцип действия данной системы аналогичен системе с гидравлическим усилителем. Главное отличие заключается в том, что насос усилителя приводится в действие электродвигателем, а не ДВС.

Рулевое управление современного автомобиля может быть дополнено следующими системами:

• Активного рулевого управления (AFS) — система изменяет величину передаточного отношения в зависимости от текущей скорости. Она позволяет корректировать угол поворота колес и обеспечивает более безопасное и устойчивое движение на скользких поверхностях.
• Динамического рулевого управления — работает аналогично активной системе, однако в конструкции в этом случае вместо планетарного редуктора используется электродвигатель.
• Адаптивного рулевого управления для транспортных средств — главной особенностью является отсутствие жесткой связи между рулем автомобиля и его колесами.

Требования к рулевому управлению автомобиля

Согласно стандарту, к рулевому управлению применяются следующие основные требования:

• Обеспечение заданной траектории движения с необходимыми параметрами поворотливости, поворачиваемости и устойчивости.
• Усилие на рулевом колесе для осуществления маневра не должно превышать нормированного значения.
• Суммарное число оборотов руля от среднего положения до каждого из крайних не должно превышать установленного значения.
• При выходе из строя усилителя должна сохраняться возможность управления автомобилем.

Существует еще один стандартный параметр, определяющий нормальное функционирование рулевого управления — это суммарный люфт. Данный парамет

techautoport.ru

1. Назначение рулевого управления

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет»

Факультет Автомобильного транспорта

Кафедра «Автомобильный транспорт»

Семестровая работа

по дисциплине «Сертификация транспортных средств»

На тему: «Обеспечение безопасного уровня рулевого управления »

Выполнил: ст. гр. АТ – 500

Джавадов А.А.

Проверил: Шустов А.В.

Волгоград 2013

Содержание

Введение……………………………………………………………………………3

1. Назначение рулевого управления……………………………………………..5

2. Конструкция рулевого управления……………………………………………7

3.Основные типы рулевых механизмов и приводов……………………………9

3.1.Рулевой механизм…………………………………………………………..9

3.2.Рулевой привод……………………………………………………………10

4. Перспективы и недостатки развития рулевого управления………………..12

4.1 Гидроусилитель рулевого управления (ГУР)……………………………12

4.2 Электороусилитель…………………………………………………..……14

4.3 Преимущества и недостатки………………………………………..……15

5.Травмобезопасный рулевой механизм……………………………………….17

6. Технические требования к рулевому управлению по ГОСТ Р 41.12-2001..18

Заключение……………………………………………………………………….22

Список использованных источников……………………………………………23

Введение

Потребность людей в необходимости ускоренного перемещения по земле привела человечество к созданию различных машин и механизмов, наиболее удобным и любимым из которых стал автомобиль.

Слово ”автомобиль” означает “самодвижущаяся повозка”, хотя в современном понимании автомобилями принято называть только средства передвижения, оснащенные автономными двигателями (внутреннего сгорания, электрическими, паровыми).

Интересную историю развития прошел рулевой механизм автомобиля. Сейчас никого не удивишь его месторасположением — для правостороннего движения — слева, для левостороннего — справа. Но такое расположение рулевого колеса определилось не сразу. Строгое деление проезжей части на левую и правую стороны движения возникло только в XX веке, а на улицах с не слишком оживленным движением продолжали ездить как придется. Вплоть до 60-х годов XX века не было отдано предпочтения движению по определенной стороне улицы. Англия, ее бывшие колонии, Япония до сих пор придерживаются левого, Швеция перестроилась слева направо лишь в 1967 году, Австрия, Венгрия и Чехословакия — в 30-х годах. В Милане ездили по левой стороне, а на остальной территории Италии — по правой. При таком разнообразии правил не могло быть единого взгляда на расположение руля. Когда же вместо рычага появилась рулевая колонка, которая должна была находиться непосредственно перед водителем, конструкторы проявили единодушие — руль устанавливать только справа. Именно поэтому руль, практически у всех первых автомобилей, находился справа. Особый интерес вызывают методы управления первыми автомобилями ХХ века. Рабочее место водителя содержало такое большое количество всевозможных ручек и рычагов управления, что не мудрено было запутаться в них. Одних только тормозных рычагов было три — на трансмиссионный вал, на задние колеса и на так называемый «горный упор» — остроконечный стержень, который опускали на дорогу при движении на подъем, так как тормоза на уклоне автомобиль не удерживали (прообраз современного «стояночного тормоза»). Можно ли дотянуться до рычага, удобно ли ими пользоваться — конструктора это мало интересовало. Рычаг устанавливали там, где этого требовала конструкция. Тем самым водителя обрекали на акробатические движения. Но это длилось не долго. Автомобилей становилось больше, появилась возможность выбора, и уже не все водители были согласны на такую «акробатику». Было бы логичным сосредоточить рычаги и ручки в одном месте, поближе к рукам водителя. Таким местом избрали рулевую колонку. Когда ее наклонили (впервые на автомобиле «Латиль» в 1898 году), то управление передачами с колонки уже не получалось. Одновременно обнаружилось, что скопление рычагов и рукояток около рулевого колеса создает путаницу. Часть их заменили педалями.

В начале ХХ века управление автомобилем требовало от водителя хорошей физической формы. Естественным выходом было увеличение в рулевом управлении передаточного числа, но это не давало решение проблемы. В 1925 году американец Фрэнсис Дейвис запатентовал специальное устройство под названием «гидравлический усилитель рулевого управления». Правда, конструкция мгновенного успеха не обрела. Однако принцип и путь совершенствования наметились: с конца 30-х – начала 40-х годов в Америке, а затем и в Европе конструкторы начинают ставить ГУР на некоторые свои модели автомобилей. Сегодня этим устройством оснащается весь грузовой автотранспорт и немалая доля легкового.

Измене­ние направления движения автомобиля осуществляется поворотом относитель­но его продольной оси управляемых ко­лес, которыми, как правило, являются передние колеса.

Вследствие поворота управляемых ко­лес вектор скорости каждого из них, па­раллельный продольной оси автомоби­ля, перестает совпадать с плоскостью вращения колес. В результате в контак­те колес с дорогой возникают боковые силы, перпендикулярные плоскости вра­щения колес. Эти боковые силы застав­ляют управляемые колеса и автомобиль в целом отклоняться от прямолинейно­го движения и совершать поворот.

Руле­вое управление обеспечивает необходи­мое направление движения автомобиля путем раздельного и согласованного по­ворота его управляемых колес. Сово­купность механизмов, служащих для по­ворота управляемых колес, называется рулевым управлением.

Рулевое управление служит для изменения направления движения автомобиля. При неподвижной передней оси изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом передних управляемых колес.

Рулевое управление со­стоит из рулевого колеса, соединенного валом с рулевым механизмом, и руле­вого привода. Иногда в рулевое упра­вление включен усилитель.

Рулевым механизмом называют замедляющую передачу, преобразующую вращение вала рулевого колеса во вра­щение вала сошки. Этот механизм уве­личивает прикладываемое к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу.

Рулевым приводом называют систему тяг и рычагов, осуществляющую в сово­купности с рулевым механизмом пово­рот автомобиля.

Для того чтобы при движении автомобиль совершил поворот без бокового скольжения колес, все они должны катиться по дугам разной длины, описанным из центра поворота “ О ” (рис.1). При этом передние управляемые колеса должны поворачиваться на разные углы. Внутреннее по отношению к центру поворота колесо должно поворачиваться на угол альфа-В, наружное — на меньший угол альфа-Н. Это обеспечивается соединением тяг и рычагов рулевого привода в форме трапеции. Основанием трапеции служит балка переднего моста автомобиля, боковыми сторонами являются левый и правый поворотные рычаги, а вершину трапеции образует поперечная тяга, которая соединяется с рычагами шарнирно. К рычагам жестко присоединены поворотные цапфы колес.

Рисунок 1- Схема поворота автомобиля

где:1 -балка переднего моста автомобиля;2 и 4- поворотные рычаги; 3-поперечная тяга;5-поворотные цапфы колес;6-продольная тяга.

2. Конструкция рулевого управления

Расположение и взаимодействие деталей рулевого управления, не имеющего усилителя, можно рассмотреть на схеме (рис.2.а). Здесь рулевой механизм состоит из рулевого колеса, рулевого вала и рулевой передачи , образованной зацеплением червячной шестерни (червяка) с зубчатым стопором, на вал которого крепится сошка рулевого привода. Сошка и все остальные детали рулевого управления: продольная тяга , верхний рычаг левой поворотной цапфы , нижние рычаги левой и правой поворотных цапф, поперечная тяга составляют рулевой привод.

Поворот управляемых колес происходит при вращении рулевого колеса, которое через вал передает вращение рулевой передаче. При этом червяк передачи, находящийся в зацеплении с сектором, начинает перемещать сектор вверх или вниз по своей нарезке. Вал сектора приходит во вращение и отклоняет сошку, которая своим верхним концом насажена на выступающую часть вала сектора. Отклонение сошки передается продольной тяге, которая перемещается вдоль своей оси. Продольная тяга связана через верхний рычаг с поворотной цапфой, поэтому ее перемещение вызывает поворот левой поворотной цапфы. От нее усилие поворота через нижние рычаги и поперечную тягу передается правой цапфе. Таким образом происходит поворот обоих колес.

Управляемые колеса поворачиваются рулевым управлением на ограниченный угол, равный 28-35°. Ограничение вводится для того, чтобы исключить при повороте задевание колесами деталей подвески или кузова автомобиля.

Конструкция рулевого управления очень сильно зависит от типа подвески управляемых колес. При зависимой подвеске передних колес в принципе сохраняется схема рулевого управления, приведенная на (рис. 2.(а)), при независимой подвеске (рис. 2.(б)) рулевой привод несколько усложняется.

Рисунок 2-Схемы рулевого управления:

а) при зависимой подвеске передних колес

где: 1-рулевоя передача; 2-рулевой вал; 3-рулевое колесо; 4- поворотные цапфы; 5и 7-поворотные рычаги; 6-поперечная тяга; 8-продольная тяга; 9 –сошка;

б) при независимой подвеске

где: 1-сошка; 2-поворотные рычаги цапф; 3 и 6- боковые тяги; 4-основная поперечная тяга; 5-маятниковый рычаг.

studfiles.net

Рулевая система автомобиля: назначение, виды и фото

Одной из основных систем автомобиля является рулевое управление, представляющее собой совокупность механизмов, синхронизирующих угол поворота колес основной оси и положения рулевого колеса. Рулевое управление требует регулярной диагностики и технического осмотра, проведение которых зависит от особенностей конструкции и типа узла.

Назначение рулевого управления

Водитель во время вождения обязан контролировать положение транспортного средства относительно других участников дорожного движения и выделенной полосы. Для изменения маршрута или осуществления маневров сменяется режим движения при помощи тормозной системы и рулевого управления.

Устранение бокового скольжения и стабилизация управляемых колес осуществляется при помощи рулевого привода, который возвращает автомобиль на прямолинейный курс движения после того, как водитель прекращает прилагать усилия к рулю.

Устройство рулевого управления

Устройство рулевой системы включает следующие элементы:

• Рулевое колесо. Используется для управления автомобилем и корректировки направления его движения. Современные модели оснащаются мультифункциональными рулями, оснащенными подушкой безопасности.
• Рулевая колонка. Передает усилия от рулевого колеса к рулевому механизму и представлена валом с шарнирными соединениями. Электрические либо механические системы блокировки и складывания гарантируют защиту автомобиля от угона и безопасность. Рулевая колонка оснащается замком зажигания, стеклоочистителем лобового стекла и элементами управления светотехникой.
• Рулевой механизм передает на привод колес усилия, создаваемые водителем через вращение рулевого колеса. Представлен редуктором с определенным передаточным отношением. Карданный вал соединяет рулевой механизм с рулевой колонкой.
• Рулевой привод конструктивно представлен рычагами, наконечниками и рулевыми тягами, которые передают поворотным кулакам усилия от рулевого механизма.
• Усилитель рулевого управления — облегчает управление автомобилем и увеличивает усилие, передающееся приводу со стороны руля.
• Дополнительные конструктивные элементы — электронные системы, амортизаторы.

Рулевое управление и подвеска автомобиля тесно связаны между собой: степень отклика транспортного средства на вращение рулевого колеса зависит от высоты и жесткости подвески.

Виды рулевой системы

Рулевой механизм может подразделяться на несколько категорий в зависимости от типа редуктора:

• Реечный. Считается самым распространенным и устанавливается на легковые автомобили. Механизм с самой простой конструкцией и отличающийся максимальным КПД. Минусом считается чувствительность к ударным нагрузкам, возникающим при эксплуатации автомобиля в сложных дорожных условиях.
• Червячный. Обеспечивает большой угол поворота колес и хорошую маневренность автомобиля. Механизм практически не подвержен ударным нагрузкам, однако его производство более дорогостоящее.
• Винтовой. По принципу работы схож с червячным типом, однако отличается большим КПД и создает большие усилия.

Классификация по типу усилителя

Рулевые системы подразделяются на несколько видов в зависимости от типа установленного усилителя:

• Гидравлический (ГУР). Преимуществом является простота конструкции и компактные размеры. Гидравлические рулевые системы являются одними из самых распространенных и устанавливаются на большинство современных автомобилей. Недостатком такого управления является необходимость в регуляции уровня рабочей жидкости.
• Электрический (ЭУР). Прогрессивная система управления. Усилитель обеспечивает надежность функционирования системы, экономию топлива, возможность управления автомобилем без привлечения водителя и облегчает настройку управления.
• Электрогидравлический (ЭГУР). По принципу действия система схожа с гидравлическим усилителем. Основным отличием является функционирование насоса, который приводится в действие не ДВС автомобиля, а электродвигателем.

Дополнительные системы

Рулевое управление современных автомобилей оснащаются различными системами:

• Активное рулевое управление (AFS). Регулирует величину передаточного отношения в зависимости от скорости движения. Гарантирует безопасное и устойчивое движение на скользкой трассе за счет коррекции угла поворота колес.
• Динамическое рулевое управление. Функционирует аналогично активной системе, однако место планетарного редуктора в конструкции занимает электродвигатель.
• Адаптивное рулевое управление. Особенностью является отсутствие жесткой связи между колесами и рулем автомобиля.

Требования к рулевому управлению

По стандартам к рулевой системе предъявляются следующие требования:

• Обеспечение необходимой траектории движения согласно параметрам маневренности, устойчивости и поворотливости.
• Усилие, прилагаемое к рулевому колесу, не должно превышать установленных значений.
• Количество оборотов руля от стандартного положения до любого из крайних должно соответствовать нормам.
• Возможность управления автомобилем должна сохраняться после выхода усилителя из строя.

Нормальное функционирование рулевой системы определяется еще одним параметром — суммарным люфтом, подразумевающим угол поворота руля до момента поворота колес.

Допустимый суммарный люфт в рулевом управлении должен соответствовать принятым нормам:

• Для микроавтобусов и легковых автомобилей — 10 градусов.
• Для автобусов и аналогичных транспортных средств — 20 градусов.
• Для грузовых автомобилей — 25 градусов.

Особенности правостороннего и левостороннего управления

В зависимости от законодательства конкретных стран и вида транспортного средства современные автомобили подразделяются на праворульные и леворульные. Соответственно, рулевое колесо может располагаться как справа, так и слева. К примеру, рулевые системы ВАЗ являются леворульными.

Механизмы отличаются не только позицией руля, но и редуктором, который адаптирован под конкретную сторону подключения. Несмотря на это, правостороннее управление на левостороннее переделать возможно.

Некоторые виды спецтехники оборудованы гидрообъемным рулевым управлением, которое обеспечивает независимость размещения рулевого колеса от других элементов. Такая рулевая система не обладает механической связью между рулем и приводом, а колеса поворачиваются при помощи силового цилиндра, регулируемого насосом-дозатором.

В сравнении со стандартными механизмами гидрообъемное рулевое управление не требует приложения больших усилий для выполнения поворота, не обладает люфтом, и его компоновка подразумевает произвольное расположение конструктивных элементов.

Соответственно, гидрообъемное управление обеспечивает как левостороннее, так и правостороннее управление. Благодаря этому система может устанавливаться на специальные транспортные средства.

Причины неисправностей системы

Рулевой механизм, как и любые другие элементы, подвержен поломкам. Причин неисправностей может быть несколько:

• Агрессивный стиль вождения, суровые условия эксплуатации автомобиля.
• Низкокачественное покрытие трасс.
• Использование неоригинальных комплектующих.
• Несвоевременное техническое обслуживание.
• Проведение ремонтных работ некомпетентными мастерам.
• Превышение эксплуатационного срока оборудования.

Неполадки, возникшие с тормозной или рулевой системами автомобиля, могут привести к аварийной ситуации на дороге.

Виды неисправностей и их признаки

Система рулевого управления транспортных средств со временем может выходить из строя. Появление поломок сопровождается определенными признаками:

• При появлении сторонних стуков меняется шарнир рулевого механизма.
• Вибрация рулевого колеса устраняется грамотной настройкой колес.
• При биении колес изменяются их настройки, заменяются комплектующие рулевых тяг либо подшипники колонки.
• Наконечники тяги меняются при показателе люфта, превышающем 10 градусов.

Диагностика и техническое обслуживание

Для исключения проблем с рулевой системой автомобиля важно не только регулярно проводить техническое обслуживание, но и диагностику основных узлов и агрегатов.

Обязательно проводится проверка люфта при помощи специального прибора — люфтометра. Желательно проверять систему на отсутствие заеданий.

Во время технического осмотра оценивается состояние гидроусилителя. Если уровень масла в системе ниже требуемого, то его доливают. Диагностируется картер рулевого управления, уровень затяжки клиньев, цапф, шплинтовка, последние — после смазывания рулевой тяги.

Последующие технические осмотры подразумевают комплекс диагностических процедур, реализуемых при помощи специального оборудования. Ремонт рулевой системы лучше проводить в сервисных центрах, где работают профессионалы.

Мастера должны проверить суммарный люфт механизма при помощи люфтометра. Для легковых автомобилей он должен быть равен 10 градусам.

Важность корректной работы рулевого управления

Транспортное средство считается источником повышенной опасности, в связи с чем для предупреждения аварийных ситуаций от автовладельца требуется поддержание исправного состояния автомобиля и регулярный контроль технического состояния.

Основное назначение рулевой системы — обеспечение возможности управления машиной. Исправный механизм гарантирует безопасное и уверенное движение, важное не только для водителя, но и для пассажиров.

В правилах дорожного движения указано, что продолжать движение и эксплуатировать автомобиль с вышедшей из строя системой рулевого управления, при наличии люфта, утечек масла из рейки запрещено.

Исправная система управления оказывает немалое влияние на состояние резины автомобиля: износ покрышек должен быть равномерным во избежание потери управления, выкидывания во время движения с трассы и появления неисправностей прочих узлов и агрегатов транспортного средства.

Рулевое управление является одним из важнейших элементов конструкции современного транспортного средства и требует регулярного контроля своего состояния и проведения грамотного технического осмотра и ремонтно-восстановительных работ. Управлять автомобилем с вышедшей из строя рулевой системой запрещено во избежание возникновения аварийных ситуаций на трассе и для сохранения безопасности водителя, пассажиров и прочих участников дорожного движения.

fb.ru

Рулевой механизм — какие виды рулевых механизмов бывают и как они устроены

Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Не напрасно самым главным символом автомобиля и всего, что с ним связано, является руль. Рулевое управление – это единственно возможный на сегодняшний день способ управления направлением движения автомобиля.

В процессе автоэволюции из банального кольца с эбонитовой отделкой, руль превратился в электронный блок, позволяющий управлять большим количеством функций. Из которых, всё же самая главная – это изменение движения автомобиля, в заданном водителем направлении. Управлением транспортным средством, у которого не исправно или не отрегулировано рулевое управление не допускается. Это правило должно неукоснительно соблюдаться всеми водителями.

В этой связи любой человек, садящийся за руль, должен досконально знать устройство рулевого управления, иметь представление о признаках неисправности и владеть методами их устранения.

Как известно, любое рулевое управление состоит из двух составных частей:

Виды рулевых механизмов, используемые в автомобилях

Устройство рулевого управления автомобиля

Рулевой механизм – один из самых важных узлов системы рулевого управления. Вращательные движения рулевого колеса каким-то образом необходимо преобразовать в возвратно-поступательные движения: рычагов, поворачивающих в разные стороны ступицы колёс. Именно для этого создан рулевой механизм. На современных машинах, как легковых, так и грузовых, используются два вида рулевых механизмов: червячный и реечный.

Червячный рулевой механизм – одно из самых старых устройств, которое используется, к примеру, во всех моделях ВАЗовской классики. Представляя собой продолжение рулевого вала, червяк, находящийся в картере, передает вращательные движения на ролик, с которым находится в постоянном зацеплении. Ролик прочно закреплён на валу рулевой сошки, которая передаёт движение на тяги.

Червячная конструкция рулевого механизма имеет свои преимущества:

• возможность поворота колёс на большой угол;
• гашение ударов и вибрации подвески;
• возможность передачи больших усилий.

Реечный рулевой механизм достаточно часто стал использоваться в новых моделях автомашин. Шестерня, которая установлена на конце рулевого вала, плотно приживается к зубчатой рейке, которой и передаёт вращение, преобразуя его в продольное движение. Тяги, прикреплённые к рейке, передают усилие на поворотные кулаки ступиц.

Реечный рулевой механизм отличается от червячного:

• более простым и надёжным устройством;
• меньшим количеством рулевых тяг;
• компактностью и небольшой стоимостью.

Регулировка рулевого механизма – основные параметры

3D схема рулевого управления

Для любой системы рулевого управления предусмотрено большое количество настроек. Регулировка рулевого механизма заключается в установлении тесного соприкосновения элементов «червяк-ролик» и «шестерня-рейка».

Усилие, с которым прижимаются рабочие части элементов должно быть умеренным и обеспечивать тесное соприкосновение, без каких-либо зазоров. С другой стороны, если сильно прижать червяк к ролику или шестерню к рейке, вращать руль будет очень трудно, а при значительном усилии даже невозможно. Это приводит к утомлению при вождении и быстрому износу деталей рулевого механизма.

Регулировка рулевого механизма производится с помощью специальных регулировочных устройств. Для червяного предусмотрен специальный болт в крышке картера, а речные устройства имеют прижимную пружину в нижней части в проекции рулевой шестерни. От этой процедуры зависит не только комфорт, но и безопасное управление авто. В этой связи, для осуществления регулировок следует привлечь специалиста, обладающего необходимой квалификацией.

Ремонт рулевого механизма — основные требования

Как и в любом другом узле, в рулевом механизме активно работают, а значит, изнашиваются трущиеся детали. По условиям эксплуатации червяк с роликом и шестерня с рейкой должны находить в смазочной среде, которая позволяет значительно увеличить срок эксплуатации деталей, но рано или поздно приходит момент, когда необходим ремонт рулевого механизма.

О необходимости обратиться к специалистам могут указывать такие признаки как: увеличение свободного хода рулевого колеса, появление люфта в разных плоскостях, «закусывания» или появление холостых вращений руля, когда колёса на них не реагируют. В любом из указанных случаев следует незамедлительно проводить глубокую диагностику ремонт рулевого механизма. А для того, чтобы оградить себя от неприятностей, следует проводить осмотр и своеобразное тестирование системы рулевого управления каждый раз при выезде из гаража.

cartore.ru

Система активного рулевого управления

С каждым годом современные автомобили становятся все “умнее”, помогая водителю в управлении, обеспечивая безопасность и комфорт. «Автоматы», электронные дроссельные заслонки, системы стабилизации, электрогидравлические тормоза… Но рулить-то надо самому! Это святое. Однако не обошли стороной эти тенденции и рулевое управление.

AFS (Active Front Steering), разработанная инженерами BMW, проста, как все гениальное (партнерами выступили Bosh и ZF). Главная часть AFS — планетарная передача, корпус которой может вращаться с помощью электромотора. Она встроена в разрезанный рулевой вал и управляется командами компьютера.

Что это дает? Не будем торопиться. Сначала вкратце очертим границы проблемы. Она касается управляемости, которая в данном случае зависит от передаточного числа рулевого механизма. Чем оно меньше, тем быстрее машина реагирует на поворот руля. Весьма удобно, особенно при парковке: не требуется бесчисленное количество раз крутить баранку от края до края.

Однако на большой скорости достоинства оборачиваются недостатками. Малейшее движение руками — и машина уже метнулась в сторону очень твердого на вид отбойника у обочины шоссе. Вот и ищут автопроизводители компромисс между управляемостью, безопасностью и комфортабельностью, «усредняя» эти характеристики. Система AFS позволяет изменять передаточное отношение рулевого привода в очень широких пределах.

Чувствительностью управляет компьютер, а в него можно заложить любую программу. А это значит, что с помощью системы AFS можно избавиться от извечного противоречия: или «острый» руль на малой скорости и слишком нервные реакции на высокой, или спокойное поведение на большом ходу, но «тупой» руль при парковке.

На серийной «пятерке» BMW передаточное отношение рулевого механизма составляет 1:18, и это компромиссный вариант. Благодаря помощи электромотора системы AFS эта цифра в низкоскоростных режимах снижается до 1:10 — это менее двух оборотов руля от упора до упора. Парковаться с таким «быстрым» рулем очень удобно! А чтобы с ростом скорости автомобиль не становился «нервным» в управлении, электроника по мере разгона постепенно снижает активность электродвигателя. На 180—200 км/ч он вообще отключается — передаточное отношение возвращается к стандартному.

А на максимальных скоростях электромотор вновь вступает в действие, но начинает вращаться в противоположную сторону. Ведь система AFS способна не только увеличивать чувствительность рулевого управления, но и уменьшать ее, повышая передаточное отношение до 1:20 и более!

Устройство системы активного рулевого управления

В разрез рулевого вала встроен планетарный механизм. Если электродвигатель не работает, то сателлиты соединяют вал и шестерню рулевого механизма напрямую. Если электродвигатель вращается, он через червяк поворачивает эпициклическую шестерню и в зависимости от направления работы или увеличивает, или уменьшает угловую скорость выходного вала. При отказе системы электромагнит аварийного фиксатора запирает червяк, блокируя механизм изменения передаточного отношения.

Компоненты системы Active Steering

Компоненты системы рулевого управления Active Steering: гидроусилитель руля (3) с планетарным механизмом и электромотором, электронный блок управления (1) и датчик определения отклонения от заданного направления движения (2)

Суть работы системы Active Steering в следующем: с увеличением скорости угол поворота управляемых колес уменьшается при неизменном угле поворота рулевого колеса. При снижении же скорости (особенно сильно это проявляется в режиме парковки) управляемые колеса стремятся отклониться, наоборот, на больший угол. Заметьте, на рисунках угол поворота руля одинаков.

Как работает AFS

Active Steering от BMW сохраняет механическую рулевую колонку, постоянно соединяющую руль с передними колесами автомобиля. Это не только гарантирует полное сохранение всех функций рулевого управления в случае, если одна из вспомогательных систем перестанет работать в заданном режиме или даже полностью выйдет из строя, но обеспечивает подлинное “чувство руля”, которое столь важно для настоящего водителя.

Но прежней неограниченной свободы водителю, тем не менее, уже не видать — планетарный механизм с электромотором все-таки может доворачивать управляемые колеса на 7—8 градусов по команде бортовой электроники. То есть автомобиль может подруливать самостоятельно! Таким образом, система Active Steering сочетает в себе преимущества чисто электронной системы “управления по проводам”, в которой вообще не предусмотрено механическое соединение между рулем и передними колесами, и настоящее “чувство руля”, которое на данный момент можно обеспечить лишь с механической системой рулевого управления.

Управление по проводам

И все-таки будущее, видимо, не за хитрой механикой или гидравликой, усложненными электроникой. Конструкторам автомобилей не дает покоя привычка, которую больше века назад ввел в обиход Вильгельм Майбах, конструктор знаменитого «первого настоящего» автомобиля Mercedes Simplex, — рулить круглым рулем, а газовать и тормозить двумя напольными педалями.

Гранды автомобилестроения вовсю работают над системами без механической связи между рулем и колесами – так называемым управлением по проводам (steering by wire). Преимущества электроники перед гидравликой очевидны: она не только точнее передает движения рук пилота, но и меньше весит, надежнее (содержит меньше деталей), а также легче дублируется, поскольку проложить второй-третий кабель проще, чем гидравлические шланги.

Вращение руля отслеживает специальный датчик. Электронный блок, получая информацию о скорости, боковых и вертикальных ускорениях, посылает сигнал на актуаторы – электромоторы, поворачивающие колеса. В критической ситуации автомобиль сможет самостоятельно (причем быстрее человека!) повернуть колеса на нужный угол. Допустим, системе стабилизации не удалось предотвратить занос, и машина, как волчок, закрутилась на обледеневшем шоссе. Быстродействующая электроника, опросив датчики, повернет руль, куда и на сколько нужно, и притормозит одно или пару колес. Самостоятельность автомобиля намного упростит жизнь водителю: например, компьютер ловко припаркуется.

А когда машины научат хорошо “видеть”, они смогут даже объезжать препятствия. Такие системы выгодны и технологически: протянуть провода куда проще, чем вал с шарнирами. Рулевая трапеция получает отставку – разные углы поворота колес задают сами электромоторы. Кстати, и с точки зрения пассивной безопасности такая конструкция лучше.
Концептов без традиционного управления уже немало. Пришедшая из авиации технология by-wire уже довольно часто применяется в автомобилях , главным образом – в «электронной» педали газа.

BMW AG пошла дальше: в Z22 эта технология «внедрена» в рулевое управление и тормозную систему. Рулевое колесо – на привычном месте, но колонка ликвидирована. Баранка «насажена» на ось электромотора постоянного тока, который обеспечивает возвратное действие на руле. Датчики следят за углом поворота баранки, по их сигналам, обработанным электронным блоком, два электромотора перемещают рейку рулевого механизма. В зависимости от угла поворота колес и от того, как они контактируют с дорогой, определяется необходимая водителю степень обратной связи. Плюсы очевидны – от дополнительной свободы в размещении педального узла (в связи с исчезновением колонки) до легкой реализации переменных характеристик рулевого управления.

Компания Siemens представила систему Connected Truck для седельных тягачей. В ней управление агрегатами грузовика сделано электронным, а руль больше не имеет прямой связи с колесами, превратившись в подобие манипулятора для компьютерных игр. По мнению Siemens, ее система в десять раз сокращает количество соединений между шасси и кабиной, экономя место, материалы и время для ремонта или замены неисправных узлов.

Управление автомобилем при помощи джойстика

Чем же мы будем рулить в будущем? Компьютерным «джойстиком», как у концепт-кара Mercedes F200 образца 1996 года? Штурвалом с мотоциклетными вращающимися гашетками «газа» и тормозными эспандерными рукоятками, как на концепт-каре GM Hy-Wire 2004 года?
Citroen предлагает еще один вариант: электронное рулевое управление.

Колеса поворачивает мощный электромеханический усилитель, встроенный в рулевую «рейку», — подобный тому, что имеют Mazda RX-8 или Lexus Rh500h. Но ни малейшего подобия рулевой колонки здесь нет — сигнал подается по проводам. Сам руль — это штурвал, как для компьютерных игр. И как работает все это хозяйство? Штурвал можно повернуть всего на 60° — это меньше, чем в Формуле-1.

Отклоняешь рогатую конструкцию — под капотом немедленно раздается энергичное жужжание мощной «рулевой машинки», и большой Citroen шарахается в сторону, как испуганная лошадь! С непривычки управлять таким автомобилем довольно сложно! При каждом повороте или торможении кузов кренится и клюет носом. Угадать, на какой угол повернет автомобиль в каждый конкретный момент, непросто — ведь чем медленнее едет экспериментальный Citroen, тем «острее» становится штурвал. Хорошо хоть, что усилие на нем присутствует, и немалое — его обеспечивает специальный генератор обратной связи.

Производители автомобилей давным-давно поняли, что техническим достижениям радуется лишь небольшая часть покупателей, а остальных приходится уговаривать и убеждать. Во многом прогресс в области автостроения сдерживается именно консерватизмом автомобилистов. Наверняка, тем, кто просидел за баранкой десятки лет, придется привыкать к новому управлению. А молодые скорее всего без труда освоят джойстик. Ведь у многих из них большой опыт вождения компьютерных машинок.

avtonov.info

Рулевой привод автомобиля.

Рулевой привод



Приводом (силовым приводом) в механике называют совокупность устройств, предназначенных для приведения в действие механизмов и машин. В общем случае силовой привод служит для дистанционного управления исполнительным органом машины, передавая ему усилие, прикладываемое к органам управления.

Рулевой привод обеспечивает кинематическую связь рулевого механизма и управляемых колес. Он должен преобразовывать вращение вала рулевого механизма или поступательное движение рейки во вращение управляемых колес вокруг вертикальной оси для совершения автомобилем маневра.

В рулевой привод входят все детали, передающие усилие от рулевого механизма к управляемым колесам. Иными словами, все, что находится между рулевым механизмом и управляемыми колесами, относится к рулевому приводу.
Обязательным элементом рулевого привода является рулевая трапеция (рис. 2), обеспечивающая поворот управляемых колес на различные углы.

Элементы рулевого управления автомобиля представлены на рис. 3 здесь (страница откроется в отдельном окне браузера). Воздействие на рулевую трапецию осуществляется механическим приводом, состоящим из сошки 11, продольной рулевой тяги 10 и поворотных рычагов 7.

***

Требования к рулевому приводу

К рулевому приводу предъявляют следующие требования:

• обеспечение правильного соотношения углов поворота управляемых колес;
• исключение или уменьшение автоколебаний управляемых колес;
• исключение самопроизвольного поворота управляемых колес при колебании автомобиля на подвеске.

Самопроизвольный поворот («рыскание») управляемых колес может иметь место из-за несогласованности кинематики перемещения подвески и продольной рулевой тяги. При расположении рулевого механизма, как показано на рис. 1, б, вертикальное перемещение передней оси неизбежно приведет к продольному перемещению тяги и повороту колес. Значительно лучше кинематическое согласование достигается при компоновке рулевого управления перед передней осью (рис. 1, а).

Одно из требований безопасности – отсутствие зазоров в шарнирах привода. По способу устранения зазора шарниры привода могут быть саморегулируемые, с периодической ручной регулировкой и нерегулируемые.
Саморегулируемые шарниры не требуют регулировок в процессе эксплуатации – появляющийся в результате изнашивания деталей зазор устраняется поджиманием сухарей к головке рулевого пальца с помощью пружины.
Периодически регулируемые шарниры имеют в конструкции специальную резьбовую пробку, затяжка которой устраняет зазоры между деталями.
Нерегулируемые шарниры используют на автомобилях, колеса которых поворачиваются только вокруг вертикальной оси. Эти шарниры проще по конструкции и дешевле в изготовлении, но менее долговечны.
Кроме того, в конструкциях рулевых приводов легковых автомобилей широко применяются нерегулируемые шарниры с вкладышами из синтетических материалов, хорошо противостоящих изнашиванию и обладающих низким коэффициентом трения.

***

Основные параметры рулевого привода

Основным оценочным параметром рулевого привода являются общее угловое передаточное число Uрп рулевого привода и КПД рулевого привода.

Общим угловым передаточным числом (кинематическим передаточным числом рулевого привода) называют отношение углового перемещения сошки к среднему угловому перемещению поворотных цапф управляемых колес.

Под силовым передаточным числом привода понимают отношение суммарного момента на поворотных цапфах всех управляемых колес к моменту на рулевой сошке.

КПД рулевого привода оценивает потери мощности в шарнирах рулевых тяг и шкворневых устройств управляемых колес.
Для автомобилей с передним управляемым мостом – потери в шкворнях составляют 40…50 %, в шарнирах рулевых тяг – 10…15 %. КПД рулевого привода (0,92…0,95) определяется как отношение силового передаточного числа к кинематическому.
Общий КПД рулевого управления определяется как произведение КПД рулевого механизма на КПД привода. Для современных автомобилей общий КПД рулевого управления может составлять 0,7…0,85.

***



Классификация рулевых приводов

Рулевые приводы различаются по следующим конструктивным признакам и свойствам:

— по взаимному расположению рулевого колеса и рулевого вала – с раздельным или совмещенным расположением.
При раздельном расположении рулевого вала и рулевого колеса их соединяют карданным валом, резиновой полумуфтой, сильфонным или перфорированным патрубком. При аварии такая конструкция обеспечивает травмобезопасность, так как при прямом ударе вал складывается и не перемещает рулевое колесо.
Кроме того, раздельное расположение вала и руля позволяет решить и некоторые другие технические задачи.

— по расположению рулевой трапеции – с передним или задним расположением относительно оси управляемых колес.
Варианты расположения и устройства рулевой трапеции при проектировании рулевого управления автомобиля определяются компоновочными возможностями. Схемы основных типов рулевых трапеций представлены на рис. 2 .

— по конструкции поперечной тяги – с цельной или разрезной тягой.
При применении зависимой подвески и неразрезной балке моста поперечная тяга для увеличения жесткости рулевого управления выполняется сплошной, при этом она может располагаться как перед балкой моста, так и за ней (рис. 2, а, б).
В случае применения неразрезной поперечной тяги при независимой подвеске вертикальное перемещение одного из колес вызвало бы поворот другого колеса. Чтобы избежать этого, поперечную тягу делают разрезной, из нескольких звеньев (рис. 2, в).
На переднеприводных автомобилях с реечным рулевым механизмом рулевая трапеция состоит из двух тяг, непосредственно связанных с рейкой (рис. 2, г).
Изменение длины поперечной тяги позволяет осуществлять регулировку схождения управляемых колес.

— по наличию усилителя – простой механический привод или с использованием усилителя.

Конструкция элементов рулевого привода должна быть достаточно жесткой для надежной и правильной передачи усилий и в тоже время позволять изменять их взаимное положение. Для обеспечения такой передачи соединение деталей рулевого привода осуществляется с помощью шаровых шарниров.

Сошка связывает выходной вал рулевого механизма с продольной тягой. Ее изготовляют методом ковки с переменным эллиптическим сечением по длине, что является наиболее рациональным для выполнения условий прочности и жесткости.

Сошку соединяют с валом шлицевым соединением треугольного профиля и фиксируют гайкой. Для беззазорной посадки отверстие в сошке и конец вала выполняют коническими, а для правильной установки сошки на валу предусмотрены соответствующие метки или несимметрично расположенные шлицы.

Продольную тягу 11 рулевого привода (рис. 3 ) делают трубчатой с утолщением по краям для монтажа шарниров. Каждый шарнир состоит из пальца 13, вкладышей 12 и 14, охватывающих сферическими поверхностями шаровую головку пальца, пружины 15 и резьбовой крышки 16.
Пружина постоянно прижимает вкладыши к шаровой головке пальца, устраняя зазоры, возникающие в результате изнашивания.

Поперечная рулевая тяга 10 также имеет трубчатое сечение. Шаровые шарниры размещаются в наконечниках 8, навинченных на концы тяги. Положение наконечников фиксируется стяжными болтами.
Наворачивая или свинчивая наконечники, можно изменять длину поперечной тяги при регулировке схождения колес. Так как резьба, нарезанная на концах тяги имеет разное направление, то изменение длины тяги можно осуществлять вращением самой тяги.

В корпусе наконечника установлен шаровой палец 5, к головке которого пружина 3 прижимает вкладыш 4, а своим вторым концом опирается на крышку 1, которая через прокладку 2 крепится болтами к корпусу наконечника.

Выход пальца из корпуса уплотняется защитной накладкой 9. Зазоры в шарнире при изнашивании устраняются путем постоянного прижатия вкладышей к шаровой головке пальца пружиной.
Такие наконечники не требуют регулировки.
Все шаровые соединения имеют пресс-масленки для периодического смазывания.

Шарнирные соединения механических рулевых приводов являются наиболее ответственными деталями с точки зрения безопасности движения. Они могут иметь пальцы сферической, полусферической или цилиндрической формы и вкладыши, изготовленные из различных материалов.
Наряду с шарнирным соединением, представленным на рис. 3, где постоянная плотность сопряжения головки шарового пальца с вкладышами поддерживается упругим воздействием пружины, действующим вдоль оси пальца, существуют шарниры с усилием вдоль оси тяги (рис. 4,а,б,в). Такие шарниры просты в изготовлении и получили распространение на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности.
Однако такая конструкция имеет существенный недостаток: усилие пружины 3 должно быть значительно больше максимального усилия, которое может действовать вдоль оси тяги при движении автомобиля. Поэтому рабочие поверхности шаровых пальцев 1 и вкладышей 2 постоянно нагружены усилиями со стороны пружин. Это отрицательно сказывается на долговечности деталей.

Унифицированные шарниры неразборной конструкции (рис. 4,г,д,е) снабжены вкладышами, изготовленными из полиуретана или нейлона, пропитанного специальным составом. Наличие прорези во вкладыше обеспечивает сборку и беззазорное соединение сопряженных поверхностей с помощью пружин. Для исключения выхода пальцев из тяги при значительных деформациях или поломках пружин в шарнирах устанавливают ограничители.
Эти шарниры не требуют регулировок и смазочного материала.

Детали рулевого привода изготавливают из сталей 20, 30, 35; пальцы шарниров – из сталей 12ХН3А, 18ХГТ и 15ХН; наконечники рулевых тяг, рычаги и сошку выковывают из сталей 35, 40, 45, 30Х, 35Х, 40Х, 38ХГМ, 40ХНМА.

Диаметр рулевого колес нормирован. Он составляет для легковых и грузовых автомобилей малой грузоподъемности 380…425 мм, а для грузовых автомобилей и автобусов большой вместимости- 440…550 мм.
Максимальный угол поворота рулевого колеса зависит от типа автомобиля и находится в пределах ±540…1080˚ (1,5…3 оборота).

***

Усилители рулевого управления



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