Elektryczny układ wspomagania kierownicy
Elektryczne wspomaganie kierownicy (EPS) to układ wspomagania kierownicy, który bezpośrednio wykorzystuje silnik do zapewnienia dodatkowego momentu obrotowego. W porównaniu z tradycyjnym hydraulicznym układem wspomagania kierownicy HPS (Hydraulic Power Steering), EPS ma wiele zalet. EPS składa się głównie z czujnika momentu obrotowego, czujnika prędkości pojazdu, silnika, mechanizmu redukcyjnego i elektronicznej jednostki sterującej (ECU).
Podstawowa zasada EPS jest następująca: czujnik momentu obrotowego jest połączony z wałem kierownicy (wałem zębatym). Kiedy wał kierownicy się obraca, czujnik momentu obrotowego zaczyna działać i przetwarza względne przemieszczenie kąta obrotu generowane przez wał wejściowy i wał wyjściowy pod działaniem drążka skrętnego na sygnał elektryczny przesyłany do ECU. ECU określa kierunek obrotu silnika i wielkość prądu zasilania na podstawie sygnałów czujnika prędkości pojazdu i czujnika momentu obrotowego, uzupełniając w ten sposób sterowanie wspomaganiem kierownicy w czasie rzeczywistym. Dlatego może z łatwością zapewnić różne efekty wspomagania silnika przy różnych prędkościach pojazdu, zapewniając, że samochód jest lekki i elastyczny podczas kierowania przy niskich prędkościach oraz stabilny i niezawodny podczas kierowania przy dużych prędkościach.
Elektryczne wspomaganie kierownicy zostało opracowane na bazie tradycyjnego mechanicznego układu kierowniczego. Wykorzystuje moc generowaną przez silnik, aby pomóc kierowcy w wykonywaniu operacji kierowania. System składa się głównie z trzech części: urządzenia wykrywającego sygnał (w tym czujnika momentu obrotowego, czujnika kąta i czujnika prędkości pojazdu), mechanizmu wspomagania kierownicy (silnik, sprzęgło, mechanizm przekładni redukcyjnej) i elektronicznego urządzenia sterującego. Silnik działa tylko wtedy, gdy potrzebna jest moc. Gdy kierowca obsługuje kierownicę, czujnik kąta momentu obrotowego generuje odpowiedni sygnał napięciowy w zależności od wejściowego momentu obrotowego i kąta skrętu. Czujnik prędkości pojazdu wykrywa sygnał prędkości pojazdu. Jednostka sterująca wydaje instrukcje dotyczące sterowania pracą silnika zgodnie z sygnałami napięcia i prędkości pojazdu, generując w ten sposób wymaganą moc kierowania.
W porównaniu z tradycyjnym hydraulicznym układem wspomagania kierownicy, elektryczny układ wspomagania kierownicy ma następujące zalety:
1. Silnik zapewnia moc tylko podczas kierowania, co może znacznie zmniejszyć zużycie paliwa
Silnik napędza tradycyjny hydrauliczny układ wspomagania kierownicy, który napędza pompę oleju układu kierowniczego, a część mocy silnika jest zużywana niezależnie od tego, czy układ kierowniczy jest sterowany, czy nie. Elektryczne wspomaganie kierownicy zapewnia moc tylko podczas kierowania i nie zużywa energii, gdy nie kieruje. Dlatego elektryczne wspomaganie kierownicy może zmniejszyć zużycie paliwa przez pojazd.
Testy porównawcze z hydraulicznymi układami wspomagania kierownicy pokazują, że elektryczne wspomaganie kierownicy, gdy nie jest sterowane, może zmniejszyć zużycie paliwa o 2,5%; podczas kierowania może zmniejszyć zużycie paliwa o 5,5%.
2. Rozmiar wspomagania kierowania można regulować za pomocą oprogramowania, które uwzględnia lekkość kierowania przy niskiej prędkości i stabilność prowadzenia przy dużej prędkości, a także zapewnia dobre właściwości zwrotne. Wielkość wspomagania kierownicy zapewnianego przez tradycyjne hydrauliczne wspomaganie kierownicy nie może zmieniać się wraz ze wzrostem prędkości pojazdu. W ten sposób, choć pojazd charakteryzuje się dobrą lekkością kierowania przy małych prędkościach, to przy dużych prędkościach kierownica jest zbyt lekka, co skutkuje zjawiskiem „pływającego” kierowania, a kierowcy brakuje znacznego „wyczucia drogi”, co zmniejsza przyczepność pojazdu stabilność i poczucie bezpieczeństwa kierowcy przy dużych prędkościach.
Wielkość wspomagania zapewnianego przez elektryczny układ wspomagania kierownicy można łatwo regulować za pomocą oprogramowania. Przy niskiej prędkości elektryczne wspomaganie układu kierowniczego może zapewnić większe wspomaganie kierowania i zapewnić pojazdowi płynniejsze kierowanie; wraz ze wzrostem prędkości wspomaganie kierowania zapewniane przez elektryczne wspomaganie kierownicy może być stopniowo zmniejszane, a siła kierowania wymagana przez kierowcę podczas kierowania będzie stopniowo wzrastać, dzięki czemu kierowca będzie mógł poczuć znaczne „wyczucie drogi” i poprawić stabilność pojazdu.
Elektryczne wspomaganie kierownicy może również zastosować pewien dodatkowy moment powrotny lub moment tłumiący, dzięki czemu kierownica może dokładnie powrócić do położenia środkowego przy niskiej prędkości oraz może stłumić oscylacje i przeregulowanie kierownicy podczas powrotu z dużą prędkością, biorąc pod uwagę charakterystykę zwrotną pojazdu przy wysokich i niskich prędkościach.
3. Zwarta konstrukcja, niewielka waga, dobry montaż linii produkcyjnej, łatwa konserwacja
Elektryczne wspomaganie układu kierowniczego eliminuje pompę oleju hydraulicznego układu kierowniczego, cylinder oleju, rurociąg hydrauliczny, zbiornik oleju i inne elementy, a silnik i mechanizm redukcyjny można połączyć w całość z kolumną kierownicy i przekładnią kierowniczą, dzięki czemu cały układ kierowniczy jest kompaktowy , lekki, dobry montaż na linii produkcyjnej, oszczędność czasu montażu i łatwa konserwacja.
4. Dzięki ustawieniom programu elektryczny układ wspomagania kierownicy można łatwo dopasować do różnych modeli, co może skrócić cykl produkcji i rozwoju.
Ze względu na powyższe zalety elektrycznego układu wspomagania kierownicy, w ostatnich latach jest on coraz szerzej stosowany.
Elektryczne wspomaganie kierownicy opiera się na mechanicznym układzie kierowniczym, z dodatkiem silnika i przekładni redukcyjnej, czujnika kąta momentu obrotowego, czujnika prędkości pojazdu i elektronicznej jednostki sterującej ECU.
