1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Подход к разработке кинематического привода электроусилителя руля для полноприводного автомобиля производства ВАЗ

Е.В. Левицкая, магистрант

В.М. Алакин, к. т. н., доцент

Основное содержание исследования

Основания и предпосылки технологического и эксплуатационного характера указывающие на необходимость модернизации автомобиля ВАЗ 21214 (Нива).

С точки зрения инженерной конструкции гидроусилителя руля (ГУР) более сложная система, нежели электрический усилитель руля современного автомобиля. Гидравлический насос, приводимый в действие приводным ремнем или электродвигателем, сложная рулевая рейка, шланги и жидкости занимают много подкапотного пространства автомобиля. А в современном автомобиле его и так не слишком много. Здесь более выгодно смотрится электроусилитель руля (ЭУР), имеющий электромотор, набор датчиков и простой, и легкий реечный механизм. В обслуживании ГУР также много дороже и сложнее, в сравнении с ЭУР. надежность ЭУР так же несколько выше за счет отсутствия в ней ремней, сальников, шлангов, прокладок и жидкостей. Достоинствами ЭУР в сравнении с гидравлическим усилителем руля (ГУР) являются:

простота конструкции и обслуживания. ГУР в отличие от ЭУР требует постоянного контроля уровня жидкости, обслуживания насоса;

компактность механизма. ЭУР устанавливается на рулевой вал и не требует дополнительного места под капотом автомобиля;

экономичность (электродвигатель ЭУР включается только при вращении руля, в то время как насос ГУР работает постоянно, создавая дополнительную нагрузку на двигатель тем самым увеличивая расход топлива);

простота настройки (только изменяя программу ЭБУ, возможно добиться различных режимов работы при различных обстоятельствах, как, например, уменьшение компенсационного усилия при увеличении скорости автомобиля, а в случае ГУР для этого потребуются дополнительные активные элементы в конструкции). [3]

Недостатки ЭУР в сравнении с ГУР:

малая (меньшая) мощность, обусловленная мощностью электрогенератора. ЭУР устанавливается только на лёгкие автомобили, недостаточная мощность не позволит использовать его на тяжелых внедорожниках или грузовиках, не опасаясь за нагрузку на бортовую сеть автомобиля и электродвигатель усилителя;

при тяжёлом режиме работы, например, при длительном движении по раскисшей грунтовой дороге электродвигатель ЭУР перегревается. Для предотвращения его отказа блок управления начинает ограничивать максимальный ток, соответственно руль "затяжеляется", и в конечном итоге отключается совсем;

возникновение опасности при движении в случае отказа обоих типов усиления руля (реакция водителя может быть недостаточной для своевременного обнаружения отказа системы усиления руля, если это произойдёт в момент поворота транспортного средства). [3]

Поломка ГУР, в особенности сопровождающаяся потерей рабочей жидкости, означает полную невозможность продолжения движения своим ходом. В то время как поломка ЭУР окажет воздействие на управляемость автомобиля лишь необходимостью прилагать большие усилия при вращении баранки руля.

При любом варианте построения в электроусилителе рулевого управления можно выделить следующие основные элементы:

а) Входные датчики. Они осуществляют съем информации относительно угла поворота рулевого колеса, а также его крутящий момент;

б) Электронный блок управления. Он обеспечивает сбор информации от датчиков, входящих в состав системы, и формирование электрических сигналов управления. Также данный блок использует в работе и информацию датчиков коленвала и датчиков ABS автомобиля, которые поступают в блок из устройств управления соответствующими системами;

в) Исполнительное устройство. В качестве исполнительного устройства используется электродвигатель. Как правило, в системе применяются асинхронные двигатели.

Принцип работы усилителя рулевого управления следующий: при повороте рулевого колеса усилие передается посредством торсиона на рулевой механизм автомобиля. Имеющийся датчик крутящего момента передает полученное значение в электронный блок управления для дальнейшей обработки. В ЭБУ также поступает информация от датчика угла поворота рулевого колеса автомобиля, датчиков скорости (ABS) и датчика коленчатого вала. Полученные данные обрабатываются блоком управления, и на их основе, с применением сложного алгоритма расчета формируется управляющий сигнал нужной полярности величины (сила тока), который передается на исполнительное устройство. От него крутящий момент нужной величины передается на вал рулевого колеса либо на рулевую рейку (в зависимости от того, какая конструкция используется в электроусилителе рулевого управления).

Из рис.1 видно, что электронный блок управления электроусилителем руля представляет собой довольно сложное устройство, от которого зависит вся работа ЭУР. Стоит какому-нибудь датчику не дать сигнал и блок управления не сможет подать сигнал нужной полярности и величины к электродвигателю, и тот не сработает.

Рис.1 Принципиальная схема рулевого управления

Кинематически привод (рис.2) работает следующим образом: крутящий момент от двигателя через муфту подаётся на червяк, тот в свою очередь передаёт крутящий момент на червячное колесо, от которого через шпонку оно передаётся на тихоходный вал, на конце тихоходного вала имеется шестерня, которая находится в зацеплении с рулевой рейкой, на неё в итоге и поступает крутящий момент от тихоходного вала. В результате установки червячного редуктора мы увеличиваем крутящий момент от 8 до 63 раз, при этом число оборотов уменьшается. [1]

Рис.2. Привод электроусилителя руля

1 - электродвигатель; 2 - муфта; 3 - колесо; 4 - червяк; 5 - вал

Процесс установки: при монтаже ЭУР никаких серьезных операций по разборке автомобиля не потребуется. Весь процесс инсталляции устройства происходит в салоне. Он заключается в замене карданного вала в рулевой колонке и просверливании нескольких крепежных отверстий. После выполнения "механических операций" останется соединить кабель электропитания с индивидуальным предохранителем, а также провода датчика числа оборотов коленчатого вала двигателя и датчика скорости.

Изменение конструкции повлечёт появление дополнительного узла, который будет располагаться в салоне машины. Никаких серьезных изменений в рулевой системе не произойдет, так как весь рулевой механизм остается прежним. Поэтому никакой угрозы безопасности движения даже при неправильной установке нет. Электроусилитель в скором времени появится и в стандартной комплектации "Нивы". [2]

электрический усилитель руль гидравлический полноприводный автомобиль

Список литературы