Войти
В автотранспортных средствах, система рулевого управления с усилителем помогает водителям управлять автомобилем, увеличивая усилие на рулевом колесе, необходимое для поворота рулевого колеса, что упрощает поворот или маневрирование автомобиля..
Гидравлические или электрические приводы добавляют управляемую энергию к рулевому механизму, поэтому водитель может прилагать меньше усилий для поворота управляемых колес при движении на обычных скоростях и значительно сокращать физические усилия, необходимые для поворачивайте колеса, когда автомобиль остановлен или движется медленно. Рулевое управление с усилителем также может быть спроектировано для обеспечения некоторой искусственной обратной связи сил, действующих на управляемые колеса.
Гидравлические системы рулевого управления с усилителем для автомобилей увеличивают усилие рулевого управления с помощью привода, гидроцилиндра, который является частью сервосистемы. Эти системы имеют прямую механическую связь между рулевым колесом и рычажным механизмом, управляющим колесами. Это означает, что отказ системы гидроусилителя руля (для увеличения усилия) по-прежнему позволяет управлять автомобилем, используя только ручное усилие.
В системах рулевого управления с электроусилителем вместо гидравлических систем используются электродвигатели. Как и в случае с гидравлическими типами, мощность привода (в данном случае двигателя) контролируется остальной частью системы рулевого управления с усилителем.
Другие системы рулевого управления с усилителем (например, в крупнейших внедорожных строительных машинах) не имеют прямого механического соединения с рулевым приводом; им требуется электроэнергия. Системы такого типа, не имеющие механического соединения, иногда называют «с проводным управлением » или «управляемым по проводам» по аналогии с авиационным «проводным управлением ». В этом контексте «провод» относится к электрическим кабелям, по которым передаются мощность и данные, а не к тонким тросам механическим кабелям управления.
У некоторых строительных машин есть рама, состоящая из двух частей, с прочным шарниром посередине; этот шарнир позволяет передней и задней осям стать непараллельными для управления автомобилем. Противоположные гидроцилиндры перемещают половинки рамы относительно друг друга для управления.
Первая система рулевого управления с усилителем на автомобиле была, по-видимому, установлена в 1876 году человеком по фамилии Фиттс, но мало что еще о нем известно. Следующая система рулевого управления с усилителем была установлена на 5-тонном грузовике Columbia в 1903 году, где для помощи водителю в повороте передних колес использовался отдельный электродвигатель.
Роберт Э. Твайфорд, житель Питтсбург, штат Пенсильвания, включил механический усилитель рулевого управления как часть своего патента (патент США 646477), выданного 3 апреля 1900 года на первую систему полного привода.
Фрэнсис У. Дэвис, инженер подразделения грузовиков Pierce-Arrow, начал изучать, как можно упростить рулевое управление, и в 1926 году изобрел и продемонстрировал первую практическую систему рулевого управления с усилителем. Дэвис перешел в General Motors и усовершенствовал систему рулевого управления с гидроусилителем, но автопроизводитель посчитал, что это будет слишком дорого в производстве. Затем Дэвис подписал контракт с Bendix, производителем запчастей для автопроизводителей. Военные потребности во время Второй мировой войны в облегчении управления тяжелыми машинами увеличили потребность в вспомогательной энергии на бронированных автомобилях и эвакуационных машинах для британских и американских армий.
Chrysler Corporation представила первую коммерчески доступную систему рулевого управления с усилителем для легковых автомобилей на Chrysler Imperial 1951 года под названием «Hydraguide». Система Chrysler была основана на некоторых патентах Дэвиса с истекшим сроком действия. General Motors представила 1952 Cadillac с усилителем рулевого управления, используя работу, которую Дэвис проделал для компании почти двадцатью годами ранее.
Чарльз Ф. Хаммонд из Детройта подал заявку. несколько патентов на усовершенствования гидроусилителя руля, выданные Канадским ведомством интеллектуальной собственности в 1958 году.
Большинство новых транспортных средств теперь имеют гидроусилитель рулевого управления из-за тенденции к переднему приводу, большей массе автомобиля и более широким шинам, что увеличивает необходимое усилие рулевого управления. Более тяжелым транспортным средствам, как это принято в некоторых странах, будет чрезвычайно трудно маневрировать на низких скоростях, в то время как транспортные средства с меньшим весом могут вообще не нуждаться в рулевом управлении с усилителем.
Гидравлический резервуар рулевого управления с гидроусилителем и насос с приводом от шкива Гидравлические системы рулевого управления с усилителем работают за счет использования гидравлической системы для увеличения силы, прилагаемой к входам рулевого колеса в управляемые (обычно передние) опорные колеса автомобиля. Гидравлическое давление обычно исходит от геротора или пластинчато-роторного насоса, приводимого в действие двигателем транспортного средства. Гидравлический цилиндр двустороннего действия прикладывает усилие к рулевому механизму, который, в свою очередь, управляет опорными колесами. Рулевое колесо управляет клапанами для управления потоком в цилиндр. Чем больший крутящий момент водитель прикладывает к рулевому колесу и колонке, тем больше жидкости клапаны пропускают к цилиндру, и, следовательно, тем больше силы прилагается для поворота колес.
Одна конструкция для измерения крутящего момента, прилагаемого к на рулевом колесе есть датчик крутящего момента - торсион на нижнем конце рулевой колонки. При вращении рулевого колеса вращается рулевая колонка, а также верхний конец торсиона. Поскольку торсионный стержень относительно тонкий и гибкий, а нижний конец обычно сопротивляется вращению, стержень будет скручиваться на величину, пропорциональную приложенному крутящему моменту. Разница в положении противоположных концов торсиона регулирует клапан. Клапан позволяет жидкости течь в цилиндр, что обеспечивает поддержку рулевого управления; чем больше «крутка» торсиона, тем больше сила.
Поскольку гидравлические насосы являются поршневыми, их расход прямо пропорционален скорости двигателя. Это означает, что при высоких оборотах двигателя рулевое управление, естественно, будет работать быстрее, чем при низких оборотах двигателя. Поскольку это было бы нежелательно, ограничительное отверстие и клапан регулирования потока направляют часть выходной мощности насоса обратно в гидравлический резервуар при высоких оборотах двигателя. Клапан сброса давления предотвращает опасное повышение давления, когда поршень гидроцилиндра достигает конца своего хода.
Усилитель рулевого управления устроен таким образом, что в случае отказа усилителя рулевое управление продолжит работу (хотя колесо будет ощущаться тяжелее). Потеря усилителя рулевого управления может существенно повлиять на управляемость автомобиля. В руководстве по эксплуатации каждого транспортного средства содержатся инструкции по проверке уровней жидкости и регулярному обслуживанию системы рулевого управления с усилителем.
Рабочая жидкость, также называемая «гидравлической жидкостью » или «маслом», является средой, с помощью которой передается давление. Обычные рабочие жидкости основаны на минеральном масле.
. Некоторые современные системы также включают в себя электронный регулирующий клапан для снижения давления гидравлической подачи при увеличении скорости автомобиля; это гидроусилитель с переменным усилителем.
DIRAVI внедрил новшество, ставшее общим преимуществом чувствительного к скорости рулевого управления.
В этой системе рулевого управления с гидроусилителем усилие поворота колес происходит от давление в гидравлической системе и всегда одинаково независимо от скорости движения. При повороте рулевого колеса колеса одновременно перемещаются на соответствующий угол с помощью гидроцилиндра. Чтобы создать ощущение искусственного рулевого управления, имеется отдельная система с гидравлическим приводом, которая пытается повернуть рулевое колесо обратно в центральное положение. Величина прилагаемого давления пропорциональна скорости движения, поэтому на низких скоростях рулевое управление очень легкое, а на высоких скоростях очень трудно сместиться более чем на небольшое расстояние от центра.
Его изобрел Citroën из Франции.
Пока в гидравлической системе автомобиля присутствует давление, механическое соединение между рулевым колесом и опорными колесами отсутствует. Эта система была впервые представлена в Citroën SM в 1970 году и была известна как VariPower в Великобритании и SpeedFeel в США
Электрогидравлические системы рулевого управления с усилителем, иногда сокращенно EHPS, а также иногда называемые «гибридными» системами, используют ту же технологию гидроусилителя, что и стандартные системы, но гидравлическое давление создается насосом, приводимым в действие электродвигателем вместо приводного ремня у двигателя.
В 1965 году Ford экспериментировал с парком систем «мгновенного рулевого управления», оборудованных Mercury Park Lanes, которые заменили обычное большое рулевое колесо двумя 5-дюймовыми (127 мм) кольцами, быстрое передаточное число 15: 1 и электрический гидравлический насос на случай остановки двигателя.
В 1988 году Subaru XT6 был оснащен уникальной адаптивной электрогидравлической системой рулевого управления Cybrid, которая изменяла уровень помощи в зависимости от от скорости автомобиля.
В 1990 году компания Toyota представила свое второе поколение MR2 с электрогидравлическим усилителем рулевого управления. Это позволило избежать прокладки гидравлических линий от двигателя (который находился позади водителя в MR2) до рулевой рейки.
В 1994 году Volkswagen выпустил Mark 3 Golf Ecomatic с электронасосом. Это означало, что гидроусилитель руля продолжал работать, пока компьютер останавливал двигатель для экономии топлива. Электрогидравлические системы используются в некоторых автомобилях марок Ford, Volkswagen, Audi, Peugeot, Citroen., SEAT, Škoda, Suzuki, Opel, MINI, Toyota, Honda и Mazda.
Модуль EPS с частично разобранной рулевой колонкой Электроусилитель руля (EPS ) или рулевое управление с усилителем (MDPS ) использует электродвигатель, а не гидравлическую систему, чтобы помочь водителю на автомобиль. Датчики определяют положение и крутящий момент рулевой колонки, а компьютерный модуль передает вспомогательный крутящий момент через двигатель, который подключается либо к рулевому механизму, либо к рулевой колонке. Это позволяет применять различный объем помощи в зависимости от условий вождения. Таким образом, инженеры могут адаптировать реакцию рулевого механизма к системам подвески с переменной скоростью и переменным демпфированием, оптимизируя ходовые качества, управляемость и рулевое управление для каждого автомобиля. На автомобилях группы Fiat объем помощи можно регулировать с помощью кнопки «CITY», которая переключает между двумя разными кривыми помощи, в то время как большинство других систем EPS имеют переменную помощь. Они оказывают большую помощь при замедлении автомобиля и меньше при более высоких скоростях.
Механическая связь между рулевым колесом и рулевым механизмом сохраняется в EPS. В случае отказа компонента или сбоя питания, что приводит к невозможности оказания помощи, механическое соединение служит резервным. Если система EPS выходит из строя, водитель сталкивается с ситуацией, когда для управления требуется большое усилие. Это тяжелое усилие похоже на неработающее гидравлическое усилие рулевого управления. В зависимости от дорожной ситуации, навыков вождения и силы водителя потеря усилителя рулевого управления может привести или не привести к аварии. Сложность рулевого управления при неработающем усилителе рулевого управления усугубляется выбором передаточных чисел в усилителях рулевого управления вместо полностью ручного. NHTSA помогло производителям автомобилей отозвать системы EPS, склонные к сбоям.
Электрические системы имеют преимущество в топливной экономичности, потому что нет постоянного гидравлического насоса с ременным приводом работает независимо от того, требуется ли помощь или нет, и это основная причина их внедрения. Другим важным преимуществом является отсутствие дополнительного оборудования двигателя с ременным приводом и нескольких гидравлических шлангов высокого давления между гидравлическим насосом, установленным на двигателе, и рулевым механизмом, установленным на шасси. Это значительно упрощает производство и обслуживание. За счет включения электронного контроля устойчивости системы рулевого управления с электроусилителем могут мгновенно изменять уровни усиления крутящего момента, чтобы помочь водителю в корректирующих маневрах.
В 1986 году NSK ввела в практическое применение вилку EPS для аккумуляторной батареи. В последующие 8 лет Koyo Seiko (нынешний JTEKT), NSK разработала систему колонн исключительно для мини-автомобилей, продаваемых только в Японии, таких как Suzuki и Mitsubishi Motors. Однако этот простой метод был заметен из-за ощущения инерции двигателя во время быстрого рулевого управления для предотвращения опасности при работе на низкой скорости, во время работы на высокой скорости, при которой усилие рулевого управления стало небольшим, возвращаясь к ручному рулевому управлению. В результате эта система не была принята. В конце 1990-х годов в Honda NSX была внедрена система прямого полного управления реечной системой без сцепления для обычного автомобиля (первоначально только с автоматической коробкой передач). С тех пор произошел переход от щеточного двигателя к двигателю. бесщеточный двигатель в стоечном типе обычных автомобилей, и этот метод стал широко распространенным.
Системы рулевого управления с электроусилителем появились на Honda NSX в 1990 году, MG F, FIAT Punto Mk2 в 1999 году, Honda S2000 в 1999 году, Toyota Prius в 2000 году, BMW Z4 в 2002 году и Mazda RX. -8 в 2003 году.
Первая система рулевого управления с электроусилителем появилась на Suzuki Cervo в 1988 году. Система использовалась различными производителями автомобилей и чаще всего применялась для небольших автомобилей для снижения расхода топлива и производственных затрат.
В 2000 году Honda S2000 Type V была оснащена первой системой электрического управления передаточным числом рулевым управлением (VGS).. В 2002 году Toyota представила систему «Рулевое управление с изменяемым передаточным числом» (VGRS) на Lexus LX 470 и Landcruiser Cygnus, а также включила систему электронного контроля устойчивости для изменения передаточных чисел рулевого механизма. и уровни помощи при рулевом управлении. В 2003 году BMW представила систему «активного рулевого управления » на 5 серии.
. Эту систему не следует путать с усилителем рулевого управления с регулируемым усилителем, который изменяет крутящий момент усилителя рулевого управления, а не передаточные числа рулевого управления, или системы, в которых передаточное число изменяется только в зависимости от угла поворота. Последние более точно называются нелинейными типами (например, Direct-Steer, предлагаемый Mercedes); график зависимости положения рулевого колеса от угла поворота оси постепенно изогнут (и симметричен).
 | На Викискладе есть материалы по теме Усилитель руля (автомобильный). |
