Рулевое управление - устройство, эксплуатация, обслуживание
- Рулевое управление - устройство, эксплуатация, обслуживание
- Screenshot_1.jpg (96.16 КБ) 196 просмотров
| EPS |
|---|
| Обзор усилителя рулевого управления с электронным управлением |
| Входные и выходные параметры |
| Системы с управлением потоком |
| EPS реактивного типа |
| Обслуживание и диагностика неисправностей |
| MDPS |
|---|
| Усилитель рулевого управления с электродвигателем |
| Входные и выходные параметры |
| Логика управления |
| Датчик крутящего момента |
| Обслуживание и диагностика неисправностей |
Общие сведения о рулевом управлении
- Общие сведения о рулевом управлении
- Screenshot_2.jpg (202.05 КБ) 349 просмотров
На автомобилях применяются рулевые механизмы различных типов, но наибольшее распространение получил реечный рулевой механизм. Передача «шестерня – рейка» расположена внутри металлической трубки, из которой выступают концы рейки. Тяги, называемые боковыми рулевыми тягами, соединяются с концами рейки. Приводная шестерня соединена с валом рулевого управления. При повороте рулевого колеса шестерня проворачивается, приводя в движение рейку. Боковая рулевая тяга на каждом конце рейки соединяется с поворотным рычагом шаровым шарниром. Передача «шестерня – рейка» преобразует вращательное движение рулевого колеса в поступательное движение, необходимое для поворота колес, а также обеспечивает определенное передаточное отношение, облегчая их поворот.
В состав рулевого механизма на циркулирующих шариках входит червячная передача. На рисунке изображены две части передачи. Первая часть — это металлический блок с резьбовым отверстием. На наружной стороне блока выполнены зубья, которые входят в зацепление с сектором рулевой сошки. Рулевое колесо соединяется с резьбовым стержнем, напоминающим винт, который вставлен в отверстие блока. Винт поворачивается вместе с рулевым колесом. В отличие от обычного винта, который продолжал бы ввертываться, данный винт положения не меняет и при вращении перемещает блок, через который приводится в действие рулевой привод, и колеса поворачиваются.
Резьбовая канавка блока заполнена шариками, которые циркулируют при поворачивании механизма. Шарики выполняют две функции: во-первых, уменьшают трение и износ рулевого механизма, во-вторых, уменьшают люфт в соединении винт-гайка рулевого механизма. При изменении положения рулевого колеса ощущается небольшое сопротивление проскальзыванию; если бы в рулевом механизме не было шариков, зубья выходили бы на какой-то момент из зацепления друг с другом, создавая впечатление повышенного люфта рулевого колеса. На большинстве автомобилей для полного поворота колес (от крайнего левого до крайнего правого положения) требуется от трех до четырех полных оборотов рулевого колеса. В то же время, на более скоростных и тяжелых автомобилях для этого требуется приложить к рулевому колесу очень большое усилие. На многих таких автомобилях используется гидро- или электроусилитель рулевого управления. По соображениям безопасности на многих современных легковых автомобилях рулевая колонка ломается, если в результате столкновения водителя отбрасывает на рулевое колесо.
Рулевое управление с гидроусилителем
- Рулевое управление с гидроусилителем
- Screenshot_3.jpg (188.03 КБ) 348 просмотров
В корпусе распределителя, соединенном с картером рулевого механизма, имеются четыре штуцера для прохождения рабочей жидкости:
- для подачи рабочей жидкости от насоса гидроусилителя А,
- для возврата жидкости в бачок В,
- для подвода к гидроцилиндру при повороте вправо или ее отвода от гидроцилиндра при повороте влево С,
- для подвода жидкости к гидроцилиндру при повороте влево или ее отвода от гидроцилиндра при повороте вправо D.
Насос гидроусилителя рулевого управления, клапан регулирования давления и подачи рабочей жидкости
- Насос гидроусилителя рулевого управления, клапан регулирования давления и подачи рабочей жидкости
- Screenshot_4.jpg (325.86 КБ) 347 просмотров
Насос гидроусилителя рулевого управления
Рабочая жидкость подается в систему гидроусилителя рулевого управления пластинчатым насосом, который приводится в действие ремнем от шкива коленчатого вала двигателя. Насос состоит из ротора со шлицами, пластины по числу шлицов, рабочей камеры и двух торцевых крышек с впускными и выпускными отверстиями для рабочей жидкости. Благодаря овальной форме рабочей камеры объем между пластинами увеличивается и уменьшается вдвое при каждом обороте ротора. Впускные отверстия входят в зону увеличивающегося объема рабочей камеры, а выпускные отверстия — в зону уменьшающегося объема рабочей камеры, что обеспечивает создание эффекта нагнетания. Помимо воздействия на пластины центробежной силы они также подвергаются действию давления рабочей жидкости, смазывающей их в направлении от роторного колеса. Рабочая жидкость направляется в канавки роторного колеса.
Клапан регулирования давления и подачи рабочей жидкости
Клапан предназначен для поддержания постоянной подачи рабочей жидкости насосом независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя и ротора насоса. Клапан устанавливается непосредственно со стороны подачи насоса (А). На выпускном канале (В) насоса расположено дроссельное отверстие, соединенное каналом (1) с противоположной частью клапана, где расположена пружина (2). В исходном положении клапан прижат пружиной к выпускному штуцеру. При повышении давления перепускной клапан (3), встроенный в клапан регулирования давления и подачи, срабатывает под действием давления рабочей жидкости. Для поддержания работы клапана регулирования давления и подачи определенное количество рабочей жидкости должно постоянно циркулировать между каналами (А) и (С), если только рулевое колесо не находится в крайнем положении.
Работа насоса гидроусилителя рулевого управления на стоящем автомобиле на холостом ходу: давление, создаваемое насосом, немного уменьшается дроссельным отверстием на выходе насоса. Пониженное давление подводится к подпружиненной части клапана регулирования давления и подачи рабочей жидкости, в то время как разница давления, действующего на обе стороны клапана, минимальная. Однако из-за низкой частоты вращения ротора насоса этой разницы для приведения в действие клапана недостаточно.
Работа насоса гидроусилителя рулевого управления при высоких оборотах двигателя (режим управления подачей насоса): по мере роста оборотов двигателя поток рабочей жидкости внутри насоса через дроссельное отверстие увеличивается. При этом давление в соединительном канале уменьшается, в результате давление с подпружиненной стороны клапана регулирования давления и подачи рабочей жидкости становится ниже, чем действующее на его наружную сторону. Поэтому клапан, преодолев усилие пружины, открывает проход жидкости в сторону впуска насоса, и некоторое количество жидкости начинает циркулировать внутри клапана. В результате подача рабочей жидкости поддерживается на постоянном уровне независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя и ротора насоса.
Рулевое колесо в крайнем положении: частота вращения ротора насоса в этом случае низкая. Жидкость под высоким давлением подается через соединительный канал к подпружиненной стороне клапана регулирования давления и подачи рабочей жидкости. Под действием этого давления перепускной клапан открывается, пропуская рабочую жидкость на сторону впуска насоса. Из-за разницы давления в клапане регулирования давления и подачи рабочей жидкости пружина сжимается, открывается отверстие для рециркуляции всей рабочей жидкости, поступающей из насоса.
Распределитель
- Распределитель
- Screenshot_5.jpg (195.6 КБ) 346 просмотров
Распределитель
Распределитель состоит из обоймы 1, гильзы 2, торсиона 3, а также шестерни 4. Промежуточный вал рулевой колонки соединяется с распределителем карданным шарниром. Торсион соединяется с верхней частью распределителя штифтом 5. Другой конец торсиона запрессован в шестерню. Гильза соединяется с шестерней штифтом 6 и вращается вместе с шестерней. Кроме того, для обеспечения работоспособности рулевого управления в случае поломки торсиона обойма и шестерня фиксируются стопорными штифтами. В гильзе выполнены три радиальных паза 7, по среднему из которых подается рабочая жидкость. Когда рулевое колесо установлено в направлении прямолинейного движения автомобиля, распределитель открыт и рабочая жидкость свободно проходит через него и далее отводится в сливной бачок. Верхний конец шестерни вращается на игольчатом, а нижний конец — на шариковом подшипнике. При повороте рулевого колеса вращательное движение передается на шестерню через торсион. Поскольку торсион имеет определенную упругость, угол поворота обоймы, равный углу поворота промежуточного вала, и угол поворота гильзы, соединенной с шестерней, несколько отличаются. Поэтому рабочая жидкость не может проходить через распределитель и возвращаться напрямую в сливной бачок, жидкость перераспределяется между нагнетательной и сливной магистралями гидроцилиндра.
Принцип работы
- Принцип работы гидроусилителя
- Screenshot_6.jpg (272.74 КБ) 345 просмотров
При положении прямолинейного движения колес жидкость под давлением поступает через канал «а», в правую (канал «b») и левую (канал «c») полости гидроцилиндра. Давление в обеих полостях гидроцилиндра выравнивается, и жидкость отводится через открытый канал «d» в бачок. При повороте влево рабочая жидкость подается в левую полость гидроцилиндра через верхний радиальный паз (канал «b») гильзы. В то же время жидкость сливается из гидроцилиндра через нижний радиальный паз (канал «c»). Жидкость проходит через распределитель и поступает в полость над обоймой, откуда она отводится в бачок. При повороте вправо происходит обратный процесс. До тех пор, пока торсион закручен, рабочая жидкость давит на рейку, создавая эффект усиления. Когда рабочая жидкость воздействует на рейку и шестерню в одном направлении, разница давления, действующего на обойму и гильзу, уменьшается. При выравнивании давления открывается канал распределителя, по которому рабочая жидкость возвращается в бачок. Небольшое количество жидкости продолжает циркулировать в распределителе, если только рулевое колесо не находится в одном из крайних положений.
Сервис и техническое обслуживание
- Сервис и техническое обслуживание гидроусилителя руля
- Screenshot_7.jpg (163.53 КБ) 344 просмотра
Проверка люфта рулевого колеса
Запустить двигатель и установить рулевое колесо в положение движения по прямой. Люфт измеряется поворотом рулевого колеса вправо и влево. Допустимые значения люфта указаны в заводской инструкции соответствующего автомобиля. Если люфт превышает допустимое значение, следует проверить соединение вала рулевого управления с боковыми рулевыми тягами.
Проверка возврата рулевого колеса в положение прямолинейного движения
Усилие на рулевом колесе, а также скорость возврата рулевого колеса в положение прямолинейного движения не должны отличаться при медленном и резком повороте. Если рулевое колесо поворачивается на 90 и удерживается в течение нескольких секунд при скорости 20 30 км/ч (12 19 миль/ч), при отпускании оно должно вернуться не менее чем на 20 относительно положения для движения по прямой. Если рулевое колесо поворачивается слишком быстро, оно на мгновение может и потяжелеть. Это не является признаком неисправности, а всего лишь означает незначительное уменьшение производительности насоса гидроусилителя.
Проверка уровня жидкости в системе гидроусилителя рулевого управления
Установить автомобиль на ровной площадке, запустить двигатель. На стоящем автомобиле несколько раз без перерыва повернуть рулевое колесо из стороны в сторону, чтобы жидкость гидроусилителя достигла рабочей температуры 50 60°C (122 140°F). На холостом ходу несколько раз повернуть рулевое колесо из одного крайнего положения в другое. Убедиться, что жидкость в бачке не вспенилась и не помутнела. Остановить двигатель и проверить, изменился ли уровень жидкости. Если уровень изменился на 5 мм (0,2 дюйма) или более, удалить воздух из системы. Если после остановки двигателя уровень жидкости резко поднимается, также следует удалить воздух из системы. Неполное удаление воздуха станет причиной жужжания при работе насоса гидроусилителя и шума в распределителе гидроусилителя, а также приведет к преждевременному выходу насоса из строя.
Замена жидкости в системе гидроусилителя рулевого управления
Приподнять переднюю часть автомобиля и установить на подставки. Отсоединить от бачка системы гидроусилителя возвратный шланг и отвернуть пробку. Присоединить к отсоединенному возвратному шлангу гибкий шланг и слить гидравлическую жидкость в подготовленную емкость. Снять предохранитель топливного насоса, запустить двигатель и дождаться его остановки. Периодически включая стартер, несколько раз повернуть рулевое колесо из одного крайнего положения в другое, чтобы слить гидравлическую жидкость. Присоединить возвратный шланг и залить в бачок специальную гидравлическую жидкость.
Удаление воздуха
Снять предохранитель топливного насоса, запустить двигатель и дождаться его остановки. Периодически (на 15 20 секунд) включая стартер, пять-шесть раз повернуть рулевое колесо из одного крайнего положения в другое. При удалении воздуха из системы доливать гидравлическую жидкость, чтобы ее уровень не опускался ниже нижней части фильтра. При удалении воздуха на холостом ходу жидкость может вспениться. Поэтому удалять воздух следует только при прокручивании двигателя стартером. Установить на место предохранитель топливного насоса, запустить двигатель и оставить его работать на холостом ходу. Вращать рулевое колесо влево и вправо, пока в бачке не перестанут появляться воздушные пузырьки. Запрещается удерживать рулевое колесо в крайнем положении более 10 секунд. Убедиться, что гидравлическая жидкость не мутная, а ее уровень находится на требуемой метке на стенке бачка. Убедиться, что уровень жидкости почти не изменяется при вращении рулевого колеса влево и вправо. При значительном изменении уровня следует повторить удаление воздуха. Резкое повышение уровня жидкости в бачке после остановки двигателя указывает на то, что в системе остался воздух. В этом случае при работе насоса гидроусилителя может быть слышен звонкий звук, а от распределителя гидроусилителя может исходить необычный шум. Присутствие воздуха в системе сокращает срок службы насоса и других компонентов системы.
Обзор усилителя рулевого управления с электронным управлением
- Обзор усилителя рулевого управления с электронным управлением
- Screenshot_8.jpg (166.93 КБ) 202 просмотра
Система усилителя рулевого управления с электронным управлением (EPS) включает в себя те же узлы, что и традиционный усилитель рулевого управления. Помимо них в ее состав входят электромагнитный клапан регулирования давления, электронный блок управления усилителем рулевого управления (EPSCM) и контрольная лампа EPS. Блок EPSCM управляет электромагнитным клапаном, который, в свою очередь, регулирует расход рабочей жидкости, обеспечивая оптимальные характеристики рулевого управления при любой скорости автомобиля. EPS обладает следующими особенностями и обеспечивает следующие преимущества: небольшое усилие, прикладываемое к рулевому колесу, если автомобиль неподвижен или движется с малой скоростью; усилие, прикладываемое к рулевому колесу, зависит от скорости автомобиля; усилие на рулевом колесе линейно возрастает с увеличением угла поворота на средней и на высокой скорости, обеспечивая надежную обратную связь с дорогой. В системе имеется функция обеспечения отказоустойчивости, при этом полностью сохраняются характеристики управляемости автомобиля с обычным усилителем рулевого управления. Об отказе системы водителя информирует контрольная лампа. В автомобилях KIA используется два типа систем усилителя рулевого управления: с электронным управлением, которые бывают с управлением потоком и реактивного типа.
Входные и выходные параметры
- Входные и выходные параметры
- Screenshot_9.jpg (178.16 КБ) 201 просмотр
Основным сигналом, поступающим на вход блока управления ESPCM, является сигнал датчика скорости автомобиля. Сигнал скорости автомобиля поступает от датчика скорости, обычно установленного в коробке передач. На некоторых моделях сигнал датчика положения дроссельной заслонки (TPS) используется в качестве резервного на случай отказа датчика скорости или обрыва проводки. В зависимости от скорости автомобиля блок управления EPSCM формирует сигнал с широтно-импульсной модуляцией (PWM), который поступает на электромагнитный клапан регулирования давления, управляя положением якоря. Обратите внимание, что коды неисправности (DTC) EPS можно проверить с помощью диагностического прибора (HI-SCAN Pro или GDS).
Электромагнитный клапан регулирования давления. Электромагнитный клапан регулирования давления присоединен к корпусу распределителя. Он состоит из электромагнитного клапана с плунжером, действующего на подпружиненный якорь, расположенный внутри корпуса клапана.
Электромагнитный клапан регулирования давления. Электромагнитный клапан регулирования давления присоединен к корпусу распределителя. Он состоит из электромагнитного клапана с плунжером, действующего на подпружиненный якорь, расположенный внутри корпуса клапана.
Системы с управлением потоком
- Системы с управлением потоком
- Screenshot_10.jpg (157.04 КБ) 200 просмотров
В этой системе EPS регулируется поток находящейся под давлением жидкости, движущейся от насоса усилителя к соответствующей рабочей камере рулевой рейки. При низкой скорости автомобиля на электромагнитный клапан подается ток. Плунжер перемещает якорь, преодолевая сопротивление пружины, и перекрывает канал возврата жидкости в бачок. Гидравлическое давление, создаваемое масляным насосом, передается в соответствующую рабочую камеру, при этом требуется небольшое усилие на рулевом колесе. При высокой скорости автомобиля сила тока, подаваемого на электромагнитный клапан, уменьшается. Якорь под действием пружины возвращается обратно и открывает канал возврата жидкости в бачок. Гидравлическое давление, передаваемое в соответствующую рабочую камеру, уменьшается, в результате чего увеличивается усилие, необходимое для поворота рулевого колеса.