Электромеханический усилитель рулевого колеса

Электромеханический усилитель рулевого управления является альтернативой гидравлическому усилителю рулевого управления. Он состоит из рулевого механизма с электродвигателем электрического усилителя рулевого управления, датчика момента поворота рулевого колеса и блока управления усилителя рулевого управления.

Электромеханический усилитель рулевого управления ZF Servolectric в зависимости от полной массы и компоновки автомобиля может встраиваться в различные звенья рулевого управления (рисунок 6.1). 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.

Рис. 6.1. Электроусилитель ZF Servolectric: а – вариант для автомобилей малого класса — усилитель встроен в рулевую колонку; б – вариант для автомобилей среднего класса; в – вариант для автомобилей большого класса и микроавтобусов — электропривод усилителя интегрирован с рулевой рейкой.

1 — рулевая колонка; 2 — электроусилитель с червячной передачей и электронным блоком управления; 3 — промежуточный вал; 4 — реечный рулевой механизм; 5 — следящее устройство с торсионом; 6 — блок управления; 7 — электропривод с механизмом винт—шариковая гайка—рейка

Преимущества электроусилителя:

- независимость работы усилителя от оборотов двигателя автомобиля,

- информативность (самонастройка усилителя руля к скорости автомобиля),

- независимость работы усилителя руля от температурных перепадов,

- экономичность:

а) усилитель руля потребляет энергию только при вращении руля, в отличие от гидроусилителя, когда рабочая жидкость всегда гоняется по трубам, на что тратится дополнительная энергия.

б) Коэффициент полезного действия электродвигателя намного выше КПД гидронасоса.

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

- не требует обслуживания (замены, доливки рабочей жидкости),

- на порядок выше симметричность руля (отсутствие разницы вращающего усилия в левом и правом вращениях руля)

Отличительным признаком усилителя рулевого управления автомобиля VW Touran 2007 является наличие в механическом приводе рулевого механизма двух ведущих шестерён (рис 6.2). Одна ведущая шестерня (1) служит для передачи вращательного движения рулевого колеса на рулевые тяги. При этом датчик частоты вращения регистрирует момент рулевого управления, приложенный водителем. Другая шестерня (2) передаёт мощность приводного электродвигателя через рулевой механизм на рулевые тяги. Блок управления электромеханического усилителя рулевого управления расположен непосредственно на электродвигателе, что позволяет избежать затрат на прокладку дополнительных проводов. Блок управления получает от датчика угла поворота рулевого колеса информацию о положении рулевого колеса и скорости, с которой водитель его поворачивает. Датчик передаёт данные непосредственно по шине CAN-Привод; этот сигнал также используется блоком управления ESP.

Рис. 6.2. Электроусилитель автомобиля VW Touran

Усилитель рулевого управления начинает работать, когда водитель поворачивает рулевое колесо (рис. 6.3). Крутящий момент, развиваемый водителем, скручивает торсион в электромеханическом усилителе рулевого управления. При этом датчик момента рулевого управления подаёт сигнал на блок управления усилителя рулевого управления.

Рис. 6.3. Принцип работы электроусилителя автомобиля VW Touran

Параллельно с этим процессом и используя данные, поступающие от датчика угла поворота рулевого колеса, блок управления рассчитывает фактическое положение рулевого колеса и скорость, с которой водитель его поворачивает. На основании анализа всех поступивших данных блок управления определяет необходимый вспомогательный крутящий момент. На основании заданных характеристик блок управления подаёт управляющий сигнал на электродвигатель, который передаёт необходимый дополнительный момент через рулевой механизм на рулевые тяги.