Автомобильное шасси - рулевая система
2024-05-16
Система рулевого управления
Рулевое управление - это система, которая изменяет или поддерживает направление движения автомобиля в соответствии с намерениями водителя. В соответствии с различными видами энергии рулевого управления, рулевое управление можно разделить на механическое рулевое управление и рулевое управление с усилителем.
1. Механическая система рулевого управления - система рулевого управления, использующая физическую силу водителя в качестве энергии рулевого управления. В ней все детали, передающие усилие, являются механическими, также известна как человеческая система рулевого управления. Механическая система рулевого управления состоит из трех частей: механизма управления рулевым управлением, рулевого механизма и механизма передачи рулевого управления.
2. Система рулевого управления с усилителем - в качестве энергии рулевого управления используется как физическая сила водителя, так и мощность передатчика или двигателя. Именно в механической системе рулевого управления на основе набора дополнительных рулевых усилий работает устройство. В нормальных условиях лишь небольшая часть энергии, необходимой для рулевого управления, обеспечивается водителем, а большая часть остальной энергии поступает от двигателя или электродвигателя через устройство ускорения рулевого управления. В случае отказа устройства рулевого управления водитель также должен иметь возможность самостоятельно выполнять задачу рулевого управления.
I. Рулевой механизм
Функция рулевого механизма заключается в преобразовании крутящего момента и угла поворота от рулевого колеса соответствующим образом, а затем в передаче на механизм рулевого управления, который, по сути, является устройством передачи замедления, как правило, с 1-2 уровнями передачи замедления. На этом этапе, более распространенные типы рулевого механизма для реечного типа, циркуляционный шар - реечный тип вентилятора, циркуляционный шар - кривошипно-пальцевый тип и червячная передача кривошипно-пальцевого типа.
1.1 Рулевая рейка и шестерня
Реечные рулевые механизмы обычно состоят из рулевых шестерен, рулевых реек, корпусов и устройств регулировки преднатяга. Среди них, рулевая передача в качестве активной части, и горизонтальное расположение рулевой рейки зацепления, составляют реечную передачу тиски, рулевое управление водителя маневрирования сила будет передаваться на рулевое поперечной тяги в сборе, через рулевой поперечной тяги конца привода рулевого кулака вращения. Устройство регулировки преднатяга может обеспечить безлюфтовое зацепление реечного механизма и шестерни.
Структура реечного рулевого механизма проста, имеет малый вес, высокую жесткость, чувствительное рулевое управление, низкую стоимость, высокую эффективность, проста в устройстве, и особенно подходит для свечей и подвески MacPherson, поэтому в мостовых автомобилях, мини-автомобилях и легких грузовиках имеет широкий спектр применения.
1.2 Циркуляционный тип шара
Рулевой механизм с циркулирующим шариком и реечным вентилятором имеет двухступенчатую передаточную пару. Одна ступень - это рулевой винт и рулевая гайка, соединенные с рулевым валом, а другая ступень - реечный вентилятор. Рулевая гайка является одновременно и ведущим элементом первой ступени, и ведущим элементом второй ступени. Рулевой винт и рулевая гайка не находятся в непосредственном контакте друг с другом, но подвергаются трению качения благодаря шарикам, расположенным между ними.
При повороте рулевого колеса рулевой вал приводит во вращение рулевой винт, и усилие передается на рулевую гайку через шарик, что заставляет рулевую гайку двигаться в осевом направлении, так что секторный зубчатый вал приводится в движение, проходя через стойку снаружи гайки, для достижения управления колесом.
1.3 Червячный кривошип пальцевого типа
Червячный кривошип пальцевого типа принимает червячную передачу в качестве активной части передаточных тисков, а пальцевый штифт, установленный на конце кривошипа кулисного вала, в качестве приводной части. При вращении червячной передачи палец, входящий в зацепление с ней, совершает дугообразное движение вокруг оси коромысла и приводит коромысло во вращение для достижения управляемости. Этот вид рулевого механизма обычно используется при больших усилиях на рулевом колесе грузовика.
Во-вторых, усилитель рулевого управления
Высокоскоростные автомобили, тяжелые грузовики и внедорожники в рулевом управлении необходимо преодолеть сопротивление вращению больше, обычная механическая система рулевого управления трудно удовлетворить потребности рулевого управления. Для того чтобы избежать недостаточного усилия водителя на руле, уменьшить усталость водителя, большинство автомобилей в настоящее время используют помощь рулевого управления. В соответствии с различными способами помощи рулевому управлению, системы помощи рулевому управлению можно разделить на гидравлические, пневматические и электрические.
2.1 Гидравлическая система помощи при рулении
Описание вышеперечисленного:
1. Цилиндр рулевого усилителя
2. Поршень гидроцилиндра рулевого управления
3. Рулевая передача
4. Рулевая рейка
5.клапан управления потоком
6.Рулевой гидравлический насос
7.Бак для хранения масла
8.Линия возврата масла
9.Линия впуска масла
10.Торсионная штанга
11.Рулевой вал
12.золотник поворотного клапана
13.втулка поворотного клапана
Преобразование части механической энергии, вырабатываемой двигателем, в гидравлическую или пневматическую энергию и помощь водителю в выполнении рулевого управления под его контролем называется гидравлическим или пневматическим усилителем рулевого управления. Здесь речь идет о системе гидравлического усилителя руля. Системы гидравлических усилителей можно разделить на два типа: нормального давления и нормального потока. Устройства с нормальным давлением характеризуются тем, что в системе устройства сохраняется высокое давление независимо от состояния рулевого колеса. Нормально-поточные характеризуются тем, что гидравлическое давление в системе регулируется рулевым колесом. Устройства гидроусилителя руля с постоянным расходом по своей конструктивной схеме можно разделить на следующие три основные категории:
1. Интегральный гидроусилитель руля - механический рулевой механизм выполнен неотъемлемо от гидроцилиндра рулевого управления и смонтирован с клапаном управления рулевым механизмом.
2. Полуинтегральный гидроусилитель руля - клапан управления рулевым управлением и механический рулевой механизм образуют единый компонент, а гидроцилиндр рулевого управления выступает в качестве независимого компонента.
3. Усилитель руля - механический рулевой механизм как самостоятельная деталь, клапан рулевого управления и цилиндр рулевого усилителя образуют единое целое.
Когда автомобиль движется по прямой, поворотный клапан находится в среднем положении, и масло, выходящее из гидравлического насоса рулевого управления, поступает на вход поворотного клапана и попадает в полость поворотного клапана. В это время две камеры гидроцилиндра усилителя рулевого управления соединены, разницы давления между двумя камерами гидроцилиндра нет, и масло по обратному трубопроводу поступает обратно в бак для хранения масла. Когда автомобиль управляется, рулевое колесо, рулевой вал и золотник клапана вращаются. Из-за сопротивления дороги рулевому управлению поршень гидроцилиндра рулевого управления и рулевая рейка временно не могут двигаться, а также рулевой механизм не может двигаться. В это время, рулевой вал к рулевой передачи крутящий момент может только сделать торсионной балки производить небольшое количество деформации, золотник поворотного клапана может быть относительно поворотной втулки клапана на небольшой угол поворота, что делает силовой цилиндр появляется высокого давления масла впускной камеры, сторона низкого давления масла обратной камеры. Создается гидравлическое давление, действующее на поршень силового цилиндра. Это гидравлическое давление помогает рулевому механизму заставить рулевую рейку двигаться, тем самым направляя отклонение рулевого колеса.
2.2 Электрическая система помощи при рулении
Электрическая система помощи рулевому управлению полагается непосредственно на электродвигатель для обеспечения дополнительного крутящего момента, а электродвигатель можно регулировать для обеспечения различной помощи рулевому управлению в зависимости от условий эксплуатации. Основными компонентами являются датчик крутящего момента, датчик скорости, электронный блок управления, электродвигатель, сцепление, механизм замедления, механический рулевой механизм и так далее. При вращении рулевого вала начинает работать датчик крутящего момента, который преобразует относительный угол поворота двух рулевых валов, воздействующих на торсионную балку, в электрический сигнал, передаваемый в электронный блок управления (ЭБУ), который определяет направление вращения электродвигателя и величину тока усилителя в соответствии с сигналами от датчика скорости и датчика крутящего момента и передает команду на электродвигатель. Через сцепление и механизм замедления помощь рулевому управлению подается на систему рулевого управления, тем самым завершая работу помощи рулевому управлению. В-третьих, тенденция развития
Технология обновляется с развитием потребностей людей. На основе вышеупомянутой системы рулевого управления каждая компания разработала и произвела множество новых систем рулевого управления, мы представляем некоторые из них:
1. Электрический управляемый гидравлический усилитель руля (ECHPS). Это традиционная система гидравлического усилителя руля, основанная на добавлении датчиков скорости, электромагнитных клапанов, ЭБУ рулевого управления и других компонентов электронной системы управления. Он может управлять электромагнитным клапаном по сигналу скорости автомобиля, а затем регулировать давление масла в полости для управления величиной усилия на руле. Преодолеть традиционную систему гидравлического усилителя руля можно только в зависимости от угла поворота рулевого колеса, что ограничивает размер усилителя.
2. Электронный гидравлический усилитель руля (EHPS). Эта система использует электродвигатель вместо двигателя для привода гидравлического насоса. ЭБУ усилителя рулевого управления обеспечивает характеристики подачи масла, которые, в свою очередь, управляют скоростью вращения двигателя. Более высокая частота вращения означает более высокий поток и давление в масляном насосе рулевого управления, что приводит к увеличению силы помощи.
3. Активное переднее рулевое управление (AFS). Эта система состоит из гидравлического усилителя рулевого управления с реечной передачей, системы привода с переменным передаточным отношением и электронной системы управления. Во время движения крутящий момент и угловой момент от водителя передаются на торсионную балку, крутящий момент регулируется гидравлическим сервомотором в зависимости от скорости автомобиля и угла поворота, а угловой момент накладывается двойным планетарным механизмом с дополнительным угловым выходом от блока управления. В этом случае угол на выходе контроллера рассчитывается на основе комбинации сигналов от различных датчиков. Таким образом, он может непрерывно изменять передаточное отношение в системе рулевого управления в зависимости от изменения скорости автомобиля, что позволяет добиться большей управляемости при меньшей амплитуде угла поворота направления на низких скоростях. При движении на высоких скоростях все происходит наоборот.
4. Steer By Wire (SBW). Эта система соединена проводом между рулевым колесом и исполнительным механизмом рулевого колеса на входном интерфейсе водителя. Она позволяет управлять системой рулевого управления, посылая электрические команды через двигатель с усилителем, а не традиционное гидравлическое или механическое управление.