СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ С УСИЛИТЕЛЕМ ОПИСАНИЕ ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ/УПРАВЛЕНИЕ/ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ДЕТАЛЕЙ
НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УСТРОЙСТВ
Основные устройства системы EPS перечислены ниже.
Устройство
Функция
Рулевая колонка в сборе
Датчик крутящего момента
Определяет скручивание торсионного стержня. В соответствии с крутящим моментом, приложенным к торсионному стержню, датчик формирует электрический сигнал и передает его в ЭБУ рулевого управления с усилителем.
Датчик угла поворота
Передает данные об угле поворота вала электродвигателя усилителя рулевого управления в ЭБУ рулевого управления с усилителем.
Электродвигатель усилителя рулевого управления
Создает дополнительный крутящий момент в соответствии с сигналом, полученным от ЭБУ рулевого управления с усилителем.
Редуктор
Снижает частоту вращения вала электродвигателя усилителя рулевого управления с помощью червячной передачи и зубчатого колеса, передавая усилие на вал рулевого управления.
ЭБУ рулевого управления с усилителем
В соответствии с сигналами от различных датчиков и ЭБУ управляет электродвигателем усилителя рулевого управления в рулевой колонке, обеспечивая усиление мощности.
Подает требуемое напряжение на электродвигатель усилителя рулевого управления, повышая напряжение вспомогательной аккумуляторной батареи 12 В до 30-35 В, если этого требует состояние автомобиля.
ЭБУ системы противоскольжения
Передает сигнал скорости автомобиля в ЭБУ рулевого управления с усилителем.
Щиток приборов в сборе
Контрольная лампа EPS
Включается, чтобы предупредить водителя о том, что ЭБУ рулевого управления с усилителем обнаружил неисправность в системе EPS.
Зуммер
Издает звуковой сигнал, предупреждая водителя о неисправности в системе.
Главная контрольная лампа аварийного состояния*
Загорается, когда на мультиинформационном дисплее отображается предупреждающее сообщение.
Мультиинформационный дисплей*
Отображает предупреждение для водителя, когда ЭБУ рулевого управления с усилителем обнаруживает неисправность в системе EPS.
ECM
Передает сигнал частоты вращения коленчатого вала двигателя в компьютер рулевого управления с усилителем по шине CAN.
Tip:*: для моделей с жидкокристаллическим мультиинформационным TFT-дисплеем
УПРАВЛЕНИЕ В СИСТЕМЕ
Система EPS выполняет следующие функции управления:
Функция управления
Описание
Базовое управление
Вычисляет ток электроусилителя на основе величины крутящего момента рулевого управления и скорости автомобиля, и приводит в действие электродвигатель усилителя рулевого управления.
Компенсация изменения момента инерции
Улучшает пусковую характеристику электродвигателя усилителя рулевого управления, когда водитель начинает поворачивать рулевое колесо.
Управление возвратом
В течение короткого интервала времени между моментом, когда водитель поворачивает рулевое колесо до упора, и моментом, когда колеса начинают двигаться обратно, ЭБУ рулевого управления с усилителем увеличивает усилие возврата.
Управление ослаблением
Регулирует усиление, когда водитель поворачивает рулевое колесо при движении с высокой скоростью, тем самым ослабляя колебания скорости рысканья кузова автомобиля.
Защита системы от перегрева
Оценивает температуру электродвигателя усилителя рулевого управления исходя из силы и продолжительности действия подаваемого тока. Если температура превышает максимально допустимую, она ограничивает силу тока для предотвращения перегрева электродвигателя усилителя рулевого управления.
Управление продолжением режима помощи
Управляет каждым режимом помощи таким образом, что он может быть возобновлен в случае выключения зажигания в процессе вождения. Длительность периода продолжения режима помощи определяется на основе скорости автомобиля в тот момент, когда зажигание было выключено.
КОНСТРУКЦИЯ
Рулевая колонка в сборе
Рулевая колонка в сборе содержит датчик крутящего момента, электродвигатель усилителя рулевого управления и редуктор.
Table 1. Обозначения на рисунке (для моделей с левосторонним рулевым управлением (кроме моделей для Кореи)) *1
Рулевая колонка в сборе
*2
Датчик крутящего момента
*3
Редуктор
*4
Электродвигатель усилителя рулевого управления
*a
Сечение A - A
*b
Сечение B - B
Table 2. Обозначения на рисунке (для моделей с левосторонним рулевым управлением (для моделей для Кореи)) *1
Рулевая колонка в сборе
*2
Датчик крутящего момента
*3
Редуктор
*4
Электродвигатель усилителя рулевого управления
*a
Сечение A - A
*b
Сечение B - B
Table 3. Обозначения на рисунке (для моделей с правосторонним рулевым управлением): *1
Рулевая колонка в сборе
*2
Датчик крутящего момента
*3
Редуктор
*4
Электродвигатель усилителя рулевого управления
*a
Сечение A - A
*b
Сечение B - B
Датчик крутящего момента рулевого управления с усилителем встраивается в рулевую колонку в сборе. На первичный вал устанавливается многополюсный магнит, а на выходной вал – статор. Первичный и выходной валы связываются друг с другом торсионом.
Датчик крутящего момента рулевого управления с усилителем содержит 2 датчика Холла, которые располагаются напротив друг друга. Система определяет направление вращения рулевого колеса по направлению магнитного потока, проходящего через датчики Холла. Крутящий момент рулевого управления определяется системой на основе изменения плотности магнитного потока, вызванного смещением многополюсного магнита и статора относительно друг друга. ЭБУ рулевого управления с усилителем контролирует сигналы датчиков крутящего момента, поступающие с двух датчиков Холла, и регистрирует неисправности.
Table 4. Обозначения на рисунке *1
Первичный вал
*2
Торсион
*3
Выходной вал
*4
Датчик Холла 2
*5
Датчик Холла 1
*6
Многополюсный магнит
*7
Статор
-
-
*a
Датчик крутящего момента рулевого управления с усилителем
-
-
В усилителе рулевого управления используется малоинерционный малошумящий мощный бесщеточный электродвигатель.
Электродвигатель усилителя рулевого управления состоит из ротора, статора, вала и датчика угла поворота.
Датчик угла поворота содержит высоконадежный и долговечный резольвер. Датчик угла поворота определяет угол поворота двигателя и передает соответствующий выходной сигнал в ЭБУ рулевого управления с усилителем. Таким образом обеспечивается эффективное управление системой EPS.
Крутящий момент, создаваемый электродвигателем усилителя рулевого управления, через шарнир сообщается редуктору.
Редуктор уменьшает частоту вращения вала электродвигателя усилителя рулевого управления посредством червячной передачи и передает усилие на вал рулевой колонки.
Для снижения шума и уменьшения массы конструкции зубчатое колесо изготавливается из высокопрочного износостойкого пластика с низким коэффициентом трения.
Червячное колесо монтируется на шариковых подшипниках. Кроме того, предусмотрена пластинчатая пружина, непрерывно обеспечивающая оптимальное зацепление шестерен.
Table 5. Обозначения на рисунке *1
Пластинчатая пружина
*2
Шариковый подшипник
*3
Червячное колесо
*4
Датчик угла поворота
*5
Ротор
*6
Вал рулевого управления
*7
Зубчатое колесо
*8
Вал электродвигателя
*9
Статор
-
-
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Когда рулевое колесо не поворачивается
Когда автомобиль движется прямолинейно, и водитель не поворачивает рулевое колесо, статор располагается посередине между полюсами N и S многополюсного магнита. Таким образом, магнитный поток не проходит между датчиками Холла. В этом случае датчики Холла передают в ЭБУ рулевого управления с усилителем заданное напряжение, указывая на отсутствие действия крутящего момента на рулевое колесо. Соответственно, ток не подается в электродвигатель.
Table 6. Обозначения на рисунке *1
Выступ статора
*2
Многополюсный магнит
*3
Датчик Холла 2
*4
Датчик Холла 1
Когда рулевое колесо поворачивается вправо или влево
Когда водитель поворачивает рулевое колесо вправо или влево, закручивание торсиона приводит к смещению многополюсного магнита и статора друг относительно друга.
При этом магнитный поток, направленный от полюса N к полюсу S многополюсного магнита, проходит между датчиками Холла. По направлению магнитного потока, проходящего через датчики Холла, система определяет направление поворота рулевого колеса. Датчики Холла 1 и 2 устанавливаются напротив друг друга. Как следствие, выходные сигналы 2 датчиков Холла всегда имеют противоположные знаки. Система контролирует выходные сигналы этих датчиков Холла и при их различии регистрирует неисправность.
Чем ближе датчики Холла к центру соответствующего полюса, тем выше плотность магнитного потока. Каждый датчик Холла преобразует соответствующие флуктуации магнитного потока в колебания напряжения и передает сигнал крутящего момента рулевого колеса в ЭБУ рулевого управления с усилителем.
Table 7. Обозначения на рисунке *1
Выступ статора
*2
Многополюсный магнит
*3
Датчик Холла 2
*4
Датчик Холла 1
*a
При вращении рулевого колеса вправо
*b
При вращении рулевого колеса влево
Направление магнитного потока
-
-
Выходные характеристики датчика крутящего момента рулевого управления с усилителем
Когда водитель не поворачивает рулевое колесо, датчик крутящего момента рулевого управления с усилителем передает в ЭБУ рулевого управления с усилителем заданное напряжение (2,5 В). Пока выдается заданное напряжение, ЭБУ рулевого управления с усилителем считает, что крутящий момент не прикладывается к рулевому колесу.
Когда водитель поворачивает рулевое колесо вправо или влево, выходное напряжение датчика крутящего момента рулевого управления с усилителем, поступающее в ЭБУ рулевого управления с усилителем, изменяется. На основании этих изменений ЭБУ рулевого управления с усилителем в сборе определяет крутящий момент рулевого управления и направление поворота рулевого колеса водителем.
РАБОТА В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ
Когда ЭБУ рулевого управления с усилителем обнаруживает неисправность в системе EPS, он включает контрольную лампу EPS и зуммер для уведомления водителя.
Когда в системе возникает неисправность, ЭБУ рулевого управления с усилителем переходит в аварийный режим управления.
Управление в аварийном режиме осуществляется, как описано ниже:
Признак неисправности
Функция управления
Неисправность датчика крутящего момента рулевого управления с усилителем
Запрет усиления.
Перегрев электродвигателя усилителя рулевого управления
Усиление крутящего момента ограничивается до тех пор, пока температура электродвигателя не снизится до нормального уровня.
Короткое замыкание в электродвигателе усилителя рулевого управления (включая механические неисправности)
Запрет усиления.
Перегрузка по току электродвигателя усилителя рулевого управления
Запрет усиления.
Перегрев ЭБУ рулевого управления с усилителем в сборе
Усиление ограничивается.
Неисправность ЭБУ рулевого управления с усилителем в сборе
Запрет усиления.
Ошибка сигнала скорости автомобиля
Временный запрет усиления.
(нормальное усиление возобновляется после восстановления сигнала скорости автомобиля).
Недопустимое напряжение питания
Временный запрет усиления.
(после восстановления напряжения питания возобновляется нормальное усиление).
ДИАГНОСТИКА
ЭБУ рулевого управления с усилителем также сохраняет в памяти диагностические коды неисправностей (DTC). DTC можно считать с помощью Global TechStream (GTS). Более подробную информацию см. в руководстве по ремонту.