Рулевое управление автомобиля с исполнительным электроприводом

принц. схема.cdw

- Датчик углового положения руля
- Нагружающий механизм
- Устройство управления и обработки
- Механизм перемещения колеса
- Датчик угла поворота колеса
- Управляемые колеса
ММ.КР.УТС.00.00.000.С
Принципиальная схема

записка.doc

Автоматизированный объект и его основные характеристики 4
Алгоритмы функционирования САУ (САР) и их
функциональные элементы . .9
Принципиальная схема анализируемой САУ (САР) и её
функционирование .. 14
Результаты патентного поиска 16
Типизация анализируемой САУ (САР) и её функциональных
Структурная функциональная схема анализируемой САУ (САР) ..20
Элементарные динамические звенья и их характеристики ..21
Элементарные динамические звенья анализируемой системы и
их характеристики 27
Список используемой литературы ..32
Теория автоматического управления (ТАУ) — это дисциплина изучающая
процессы автоматического управления объектами разной физической природы.
При этом при помощи математических средств выявляются свойства систем
автоматического управления и разрабатываются рекомендации по их
Автоматическое управление в технике совокупность действий
направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого
объекта без непосредственного участия человека в соответствии с заданной
целью управления. Автоматическое управление широко применяется во многих
технических и биотехнических системах для выполнения операций не
осуществимых человеком в связи с необходимостью переработки большого
количества информации в ограниченное время для повышения
производительности труда качества и точности регулирования освобождения
человека от управления системами функционирующими в условиях относительной
недоступности или опасных для здоровья.
Цель управления тем или иным образом связывается с изменением во
времени регулируемой (управляемой) величины — выходной величины
управляемого объекта. Для осуществления цели управления с учётом
особенностей управляемых объектов различной природы и специфики отдельных
классов систем организуется воздействие на управляющие органы объекта —
управляющее воздействие. Оно предназначено также для компенсации эффекта
внешних возмущающих воздействий стремящихся нарушить требуемое поведение
регулируемой величины. Управляющее воздействие вырабатывается устройством
управления (УУ). Совокупность взаимодействующих управляющего устройства и
управляемого объекта образует систему автоматического управления.
Система автоматического управления (САУ) поддерживает или улучшает
функционирование управляемого объекта. В ряде случаев вспомогательные для
САУ операции (пуск остановка контроль наладка и т.д.) также могут быть
Системой автоматического управления (САУ) в наиболее общем виде
называется совокупность объекта управления (ОУ) и автоматического
управляющего устройства (УУ). САУ функционирует под влиянием воздействий.
Воздействием называется какой-либо фактор влияющий на работу системы
автоматического управления. Различают задающее X управляющее U и
возмущающее F воздействия.
Рисунок 1 – Общий вид САУ
Системы автоматического управления основанные на этом принципе
называются системами автоматического регулирования.
В системах управления направлением движения автотранспортных средств
(рулевых устройствах) применяются механические пневматические
гидравлические и электрические системы управления. В рулевом управлении с
электроприводом усилие на рулевое колесо формируется за счет
дополнительного источника энергии. При использовании электроусилителя
облегчаются условия и повышается производительность труда водителей
улучшается управляемость автомобиля а следовательно повышается
безопасность движения и скорость маневрирования в различных дорожных
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ОБЪЕКТ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Рулевое управление предназначено для поддержания движения трактора
(автомобиля) по заданному водителем направлению.
Рулевое управление должно быть легким и удобным для чего усилие на
рулевом колесе и угол его поворота должны быть ограниченными. Кроме того
необходимо чтобы рулевое управление обеспечивало правильную кинематику
поворота и безопасность движения а поворот колес происходил так чтобы их
качение не вызывало проскальзывания.
На тракторах и автомобилях управление осуществляется путем поворота:
передних колес относительно переднего моста.
В зависимости от расположения рулевого колеса различают правое и левое
рулевое управление. При правостороннем движении транспорта по дорогам и
улицам левое рулевое управление способствует лучшей обзорности пути.
Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода.
Посредством рулевого механизма усилие приложенное водителем к рулевому
колесу передается рулевому приводу. Рулевой привод осуществляет передачу
усилий от рулевого механизма к управляемым колесам или полурамам трактора.
Рулевые приводы могут быть механическими гидравлическими и
электрическими. У автомобилей и тракторов с передними управляемыми
колесами механический привод передает усилие сошкой к поворотным рычагам
рулевой трапеции. Рулевая трапеция состоящая из поперечной рулевой тяги с
поворотными рычагами является частью рулевого привода и предназначена для
достижения необходимого соотношения между углами поворота управляемых
В качестве рулевых механизмов используются передачи червяк — ролик.
По взаимному расположению рулевого колеса и рулевого механизма различают
рулевые управления с совмещенным или раздельным рулевым колесом и
рулевым механизмом. При совмещенном рулевом управлении ведущий элемент
рулевого механизма устанавливается на нижнем конце вала рулевого колеса а
при раздельном соединяется с ним через карданную передачу.
По месту расположения рулевой трапеции относительно управляемого
моста различают рулевые приводы с передним и задним расположением
Рулевые управления оснащаются усилителями рулевого привода
предназначенными для создания дополнительного усилия с целью облегчения
управления автомобилем.
В последние годы наиболее широкое распространение получил
электроусилитель рулевого управления – конструктивный элемент рулевого
управления автомобиля в котором дополнительное усилие при повороте
рулевого колеса создается с помощью электрического привода. В конструкции
современного автомобиля электроусилитель рулевого управления постепенно
заменяет гидроусилитель руля.
Основными преимуществами электроусилителя руля в сравнении с
гидроусилителем рулевого управления являются:
удобство регулирования характеристик рулевого управления;
высокая информативность рулевого управления;
высокая надежность в связи с отсутствием гидравлической системы;
топливная экономичность обусловленная экономным расходованием
Рисунок 2-Принципиальная схема электро привода руля
Блок управления электроусилителем рулевого управления (EPS) выполняет
расчеты опираясь на такие данные как момент поворота рулевого колеса
(сигнал датчика) от датчика крутящего момента сигнал скорости автомобиля и
т.д. Затем выдает оптимальный сигнал усиления крутящего момента на
двигатель EPS в соответствии с режимом движения.
Блок управления EPS уменьшает величину выходных сигналов на двигатель EPS
и обеспечивает защиту электродвигателя и блока управления EPS от перегрузки
при непрерывном и чрезмерном использовании электроусилителя рулевого
управления. При срабатывании защиты от перегрузки сигнал усиления крутящего
момента постепенно ослабевает и вращать рулевое колесо становится труднее.
Сигнал усиления крутящего момента возвращается в норму если какое-то время
не вращать рулевое колесо.
В случае возникновения неисправности в электрической системе запускается
аварийный режим подача выходного сигнала на двигатель EPS прерывается и
рулевое управление переключается в ручной режим.
Предусмотрена самодиагностика при помощи тестера CONSULT-III.
Блок управления EPS уменьшает сигнал усиления крутящего момента в
следующих 2 случаях:
-при непрерывном и чрезмерном использовании электроусилителя рулевого
управления на малых скоростях блок ECU и электродвигатель нагреваются.
Когда температура достигает критического значения блок ECU уменьшает ток и
снижает температуру. Система возвращается в норму при снижении температуры
(усиление крутящего момента пониженное или отсутствует);
- при удерживании рулевого колеса в крайних положениях в течение 1 секунды
система переходит в режим защиты рейки рулевого механизма. Во избежание
перегрева усиление крутящего момента уменьшается на величину до 40%. При
отпускании рулевого колеса или его повороте из крайних положений усиление
немедленно восстанавливается до 100%.
Контрольная лампа EPS 2.Блок управления EPS 3.Двигатель EPS
Датчик крутящего момента 5.Редуктор .
Рисунок 3-Рулевая колонка в сборе
АЛГОРИТМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ САУ(САР)И ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
По алгоритмам функционирования САУ (САР) подразделяются на следующие
оптимального управления.
) Стабилизирующие системы предназначены для поддерживания
постоянного значения управляемой величины с заданной точностью при
неизменном задающем воздействии.
Алгоритм функционирования в стабилизирующих системах описывается
где у – управляемая величина;
С – постоянная равная заданному значению управляемой величины;
у – отклонение управляемой величины от заданного значения.
Если рассматривать установившиеся режимы работы автоматической системы
при постоянных внешних воздействиях то у представляет собой
статистическую систему.
Для оценки отклонения управляемой величины от заданного значения
используется коэффициент неравномерности и коэффициент статизма .
где [pic] [pic] - максимальное и минимальное значение управляемой
величины в рабочем диапазоне её изменения;
[pic] - номинальное значение загрузки воздействия.
По наличию ошибки регулирования системы подразделяются на статические
и астатические. В статических системах присутствует статическая ошибка
регулирования у и в этой системе [pic] [pic]. В астатических системах
статическая ошибка отсутствует а коэффициенты [pic] и [pic] равны 0.
Для графического описания функционирования систем автоматического
управления используются статические характеристики представляющие собой
графическую зависимость управляемой величины [pic] по значению нагрузки
Статическая характеристика в любой система автоматического
регулирования представляет собой функциональную линию расположенную в
некоторой области определяющей погрешность регулирования [pic].
-Корпус машины; 2-кинематический элемент подвески;3-пневматический
элемент подвески; 4-датчик положения машины; 5-компресор; 6-атмосферное
отверстие; 7-пневмопривод.
Рисунок 2.1 – Устройство для поддержания постоянного уровня кузова
Сплошной линией на графике это заданное значение с управляемой
величиной. Штриховые линии ограничивают область нечувствительности
[pic]автоматической системы. Значение [pic] определяется главным образом
параметрами датчиков и преобразование элементов.
С учетом нечувствительности алгоритм функционирования стабилизирующей
системы записывается следующим образом
) Программная система автоматического регулирования изменяет
управляемые величины по определенным заранее заданным программам. Эти
программы представляю собой алгоритмы функционирования систем и
используются для построения алгоритмов управления.
По способу функционирования программные системы подразделяются на
системы с временным и пространственным управлением (программой). Системы
первого виды обеспечивают изменение управляемой величины во времени. Эти
системы используются при термообработки металлов в специальных печах где
необходимо изменять температуру в процессе термообработки. Кроме этого эти
системы используются при запуске беспилотных летающих объектов.
-шаблон;2-линия обратной связи;3-преоброзователь сигнала;4-линия связи
передачи;5-обрат;6-реобразователь сигнала;7-рабочий орган;8-заготовка.
Рисунок 2.2 Программная система автоматического регулирования.
) Следящие системы – это такие технические устройства в которых
управляемая величина [pic] изменяется в соответствии с заданным
воздействием от [pic] при этом [pic]изменяется по произвольному заранее не
О динамических свойствах следящей системы можно судить по величине
ошибки. Также сигнал ошибки в следящих системах является сигналом в
зависимости от величины и «характера» которого осуществляется управление
объектом. Различают системы статические и астатическиеСледящая система
может быть реализована с любым фундаментальным принципом управления и
отличается от аналогичной системы программного управления тем что вместо
датчика программы в ней будет размещено устройство слежения за изменениями
внешних воздействий.
) Экстремальные регуляторы (системы). Экстремальное регулирование
способ автоматического регулирования состоящий в установлении и
поддержании такого режима работы управляемого объекта при котором
достигается экстремальное (минимальное или максимальное) значение
некоторого критерия характеризующего качество функционирования объекта.
Критерием качества который обычно называется целевой функцией показателем
экстремума или экстремальной характеристикой может быть либо
непосредственно измеряемая физическая величина (например температура ток
напряжение давление) либо кпд производительность и др. Поэтому сначала
получают необходимую исходную информацию об объекте (для этого на
управляемый объект подаются пробные воздействия изучается реакция объекта
на эти воздействия и выбираются те из них которые изменяют целевую функцию
в нужном направлении) а затем на основе полученной информации вырабатывают
рабочие воздействия обеспечивающие достижение экстремума критерия
качества. При экстремальном регулировании решаются две задачи: нахождение
градиента целевой функции определяющего направление движения к экстремуму
в пространстве регулируемых координат при наличии помех возмущений и
инерционности объекта оптимизации; организация устойчивого движения системы
в направлении точки экстремума за минимально возможное время либо при
минимизации каких-либо других показателей.
Автоматическое устройство вырабатывающее управляющие воздействия на
объект называется экстремальным регулятором. Экстремальные регуляторы
предназначены для управления такими объектами у которых зависимость
показателя качества функционирования от регулирующего воздействия имеет
один экстремум (максимум или минимум). Качество работы регулятора
определяют величина и частота пробных воздействий.
-Колесо;2-датчик крутящего момента;3-диск кретизации; 4-элемент
памяти сравнения; 5-тригер; 6-пневмораспредилитель; 7-датчик; 9-линия
связи;10-дескретный сигнал; 11-пневмопривод.
Рисунок 2.3-Автоматический режим регулирования
ОР-объект регулирования представляет из себя устройства на постоянного
уровня либо изм. по какому либо закону. ЗД- задающий элемент авто.
регулятора установленная значения параметра. ЭС- суммарный элемент осущ.
сравнения суммарное до нескольких элементов. РГ- регулированный орган
устройство непосредственно воздействий на объект регулирования для
поддержания вых. величины.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА АНАЛИЗИРУЕМОЙ САУ(САР) И ЕЁ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
В современных системах управления направлением движения АТС в
качестве исполнительного устройства используется электропривод а при
управлении поворотом всех колес применяются микропроцессорные контроллеры.
Конструктивная схема системы управления направлением движения АТС с
исполнительным электроприводом представлена на рисунке 3
Рисунок 3.1 – Конструктивная схема рулевого управления с
Система управления содержит рулевую колонку которая включает в себя
штурвал 1 (орган управления) датчик углового положения штурвала 2 и
нагружающий механизм 3 устройство управления и обработки информации 4
(контроллер); исполнительный механизм включающий в себя электродвигатель 5
и редуктор 6 механизм перемещения колеса 7 с датчиком 8 угла поворота
колеса и объект управления 9 (управляемые колеса). Такие системы управления
не имеют кинематической связи штурвала (органа управления) с колесами
(объектом управления) и поэтому получили название «управление по проводам».
Для повышения управляемости и устойчивости автомобиля на дороге УУиОИ
анализирует поступающие к нему команды от водителя и объекта управления и
оптимизирует управление в соответствии с заложенным алгоритмом.
Сигнал с датчика 2 преобразует угловое положение штурвала в
электрический сигнал поступающий на вход УУиОИ который; анализирует и
оптимизирует этот сигнал в реальном масштабе времени и выдает управляющую
команду на исполнительное устройство для поворота управляемых колес на
желаемый угол. Силовой привод управления колесами обеспечивает также
обратную связь по углу отклонения колес. Для этого используются датчик 8-м
нагружающий механизм 3 который имитирует увеличение усилия на штурвале при
больших углах поворота колес
РЕЗУЛЬТАТ ПАТЕНТНОГО ПОИСКА
Рассмотренные патентные документы приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Результаты патентного исследования
Класс МПК № Цель изобретения Сущность изобретения
B62D100 Целью изобретения Электроусилитель рулевого
№ 2370398 является увеличение управления отличающийся тем
Автор(ы): возможностей что в качестве редуктора
Гончаров Н.Н. регулирования передающего вращение от
Воротько В.П. передаточного числа в электродвигателя на вал рулевого
Болоян Н.А. широком диапазоне управления применена волновая
Павлов И.А. ресурса рулевого передача (редуктор) содержащая
Захаров В.Н. управления и улучшение генератор волн на валу
Давыдов С.Л. его технических электродвигателя гибкое колесо
Дата публикациихарактеристик. неподвижно закрепленное в
заявки: корпусе жесткое колесо
01.2008 связанное с валом рулевого
электродвигатель вращает вал по
сигналам блока управления в
зависимости от угла поворота
органа управления и скорости его
вращения при этом происходит
усиление момента вращения от
органа управления к управляемым
Достоинство предлагаемого
изобретения заключается в
высоком КПД и нагрузочной
способности циклоидальной
передачи уменьшении износа
трущихся деталей за счет
многопарности зацепления
широком диапазоне передаточных
отношений и регулирования
простоте изготовления.
Продольное (параллельно валу
рулевого управления)
расположение вала управляющего
привода (электродвигателя)
предоставляет в некоторых
случаях преимущество в
компоновке рулевого управления
по сравнению с поперечно
расположенным червячным
B62D504 Изобретение относится к Электроусилитель руля
№2158692 средствам управления автомобиля состоящий из датчика
Автор(ы): автомобиля и может быть момента датчика скорости
Коломейцев использовано для автомобиля электродвигателя
Л.Ф. снижения усилия на рулекинематически связанного с рулем
Сулейманов У.М.в частности при маневрахи содержащего зубчатый статор с
Пахомин С.А. на малых скоростях и обмоткой и зубчатый
Арабов Н.Я. повороте колес на безобмоточный ротор датчика
Бакулин Н.Ф. неподвижном автомобиле. положения ротора
Адамов Ц.А. электродвигателя блока
управления электродвигателем
отличающийся тем что
электродвигатель выполнен
трехфазным число зубцов на
статоре электродвигателя - 12
на роторе - 8 ширина зубцов
статора по воздушному зазору bz1
= (031 035)t2 ротора -
bz2 = (041 044)t2 где t2
- зубцовый шаг по ротору
электродвигателя выполнена с
взаимным скосом зубцов ротора
относительно статора на величину
B62D504 Изобретение относится к Электроусилитель рулевого
№2216473 автомобилестроению а управления встраиваемый в
Автор(ы): именно к конструкции рулевую колонку автомобиля
Гончаров Н.Н. электроусилителя содержащий корпус с торцевыми
Воротько В.П. рулевого управления стенками в котором размещены
Болоян Н.А. встраиваемого в рулевую электромеханизм компенсирующего
Павлов И.А. колонку автомобиля для момента в составе
Захаров В.Н. снижения усилия на электродвигателя с полым
Давыдов С.Л. рулевом колесе. ротором частично вал рулевого
управления в составе входного
вала и жестко связанного с
торцом полого ротора выходного
вала установленных на
подшипниках в торцевых стенках
корпуса датчик момента в
составе торсиона установленного
внутри полого ротора и
соединяющего входной и выходной
валы и измерителя угла
скручивания торсиона
содержащего один неподвижный
элемент соединенный с корпусом
электроусилителя и два
подвижных элемента один из
которых связан с входным валом
отличающийся тем что корпус
снабжен промежуточной торцевой
стенкой разделяющей его на два
объема с разновеликими
радиальными размерами
относительно оси вала рулевого
управления при этом корпус
электромеханизма компенсирующего
момента образован первым
объемом содержащим первую
торцевую стенку и промежуточную
торцевую стенку внутри которого
размещен выходной вал с полым
участком охваченный полым
ротором электродвигателя
установленным в торцевых стенках
первого объема на двух
подшипниках с установленным в
полом участке выходного вала
торсионом датчика момента и
полым концом входного вала со
шлицевой частью а во втором
объеме содержащем вторую
торцевую стенку размещены
измеритель угла скручивания
торсиона и часть входного вала с
наружными шлицами установленная
на подшипнике во второй торцевой
стенке второго объема при этом
в измерителе угла скручивания
торсиона один неподвижный
элемент соединен с корпусом
электроусилителя во втором
объеме а второй подвижный
элемент соединен с торцом полого
участка выходного вала.
Проанализировав собранные мною патенты по рулевому управлению с
электроприводом можно сделать вывод что применение и разработка новых
устройств электроусилителя наиболее актуально в настоящее время. Наиболее
удачная конструкция рулевого механизма и ЭУР приведены в патенте № 2370398.
Достоинство предлагаемого изобретения заключается в высоком КПД и
нагрузочной способности циклоидальной передачи уменьшении износа трущихся
деталей за счет многопарности зацепления широком диапазоне передаточных
отношений и регулирования простоте изготовления.
ТИПИЗАЦИЯ АНАЛИЗИРУЕМОЙ САУ(САР) И ЕЁ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
По количеству выходных сигналов системы подразделяются на одномерные
и многомерные; анализируемая САУ относится к одномерным.
По виду дифференциальных уравнений описывающих поведение системы САУ
подразделяются на линейные и нелинейные. Поскольку система является
совокупностью отдельных элементов то математическое описание САУ состоит
из дифференциальных уравнений всех ее элементов. Линейные системы
автоматического управления описываются линейными дифференциальными
уравнениями. Анализируемая САУ относится к линейным.
По виду сигналов циркулирующих в САУ различают непрерывные и
дискретные системы. В непрерывной системе автоматического управления
сигналы на входе и выходе всех ее элементов являются непрерывными функциями
времени. Дискретные системы автоматического управления содержат в своем
составе элементы осуществляемые квантованием сигналов по времени.
Анализируемая САУ относится к непрерывной системе автоматического
По роду используемой энергии – электромеханическая.
Рулевое управление относится к следящей системе так как колёса
воспринимают все неровности дороги а водитель посредством задающего
устройства (руля) следит за правильностью движения передавая изменения на
ОР-объект регулирования управления колес;
ИМ- исполнительный механизм электро двигателя;
Д- датчик углового положения штурвала;
УУ и ОИ- устройства управления и обработки информации;
МП- механизм перемещения колеса;
РО- регулируемый объект рулевая тяга;
СТРУКТУРНАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА АНАЛИЗИРУЕМОЙ САУ (САР)
Структурная функциональная схема рулевого
управления с электроусилителем приведена на рисунке 6.1
[p (УУиОИ)- устройства управления
и обработки информации; (ИМ)- исполнительное устройство; (МП)-механизме
перемещения колеса; (НМ)-нагружающий механизм.
Рисунок 6.1 - Структурная схема рулевого управления с электроусилителем
Система рулевого управления является следящей системой. Формирования
требуемого закона управления начинается с задающего устройства (руля).
Угловое положение руля преобразуется в электрический сигнал с помощью
датчика углового положения руля (ДУП). Далее сигнал поступает на вход
устройства управления и обработки информации (УУиОИ) которая анализирует и
команду на исполнительное устройство (ИМ) для поворота колес на желаемый
Силовой привод управления колесами обеспечивает также обратную связь
по углу отклонения колес. Для этого используется датчик угла поворота
колеса (ДУП) установленный на механизме перемещения колеса (МП) и
нагружающий механизм (НМ) который имитирует увеличение усилия на рулевом
колесе при больших углах поворота колес.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗВЕНЬЯ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Передаточные функции сложных динамических элементов можно
представить в виде выражения состоящего из произведений простых
сомножителей первого или второго порядка. При анализе динамических свойств
систем автоматического управления часто оказывается удобным вводить в
рассмотрение понятие элементарных (типовых) звеньев как некоторых
простейших составных частей динамического элемента.
Типовые звенья - это стандартные составные части динамических
элементов системы описываемые дифференциальными уравнениями не выше
второго порядка. Все элементарные звенья по характеру процессов
происходящих в них можно разбить на следующие типы:
интегрирующее звено;
апериодическое звено;
колебательное звено;
дифференциальное звено первого порядка;
дифференциальное звено второго порядка;
звено чистого запаздывания.
) Усилительное звено. Тип звена однозначно определяется законом
связывающим между собой величину на входе - х и на выходе - у. Для
усилительного звена которое из-за отсутствия переходных процессов
иногда называют безинерционным или статическим этот закон имеет вид:
Переходная функция усилительного звена имеет вид: h(t) = к. Этот
закон является наиболее простым и состоит в следующем преобразовании:
входной сигнал умножается на постоянную величину к называемую
коэффициентом усиления. Коэффициент усиления может иметь любое
действительное значение как положительное так и отрицательное. Ниже
изображена выходная величина при скачкообразном изменении входной величины.
Передаточная функция этого звена имеет вид: W(p) = к.
) Интегрирующее звено. Интегрирующее звено характеризуется тем что
скорость изменения выходной величины пропорциональна входной величине
[pic]. Переходная функция усилительного звена имеет вид:
Интегрирующее звено не может находиться в состоянии равновесия
при любом постоянном значении входного сигнала. Его передаточная функция
) Апериодическое звено. Уравнение этого звена имеет вид: [pic]
где Т - постоянная времени апериодического звена имеющая размерность
к - коэффициент усиления или статический коэффициент передачи.
Переходная функция апериодического звена имеет вид:
При Т=>0 и Т переходная функция асимптотически стремится к
установившемуся значению равному к. Ее зависимость представлена на рисунке
Передаточная функция апериодического звена: [pic]
) Колебательное звено. Динамика колебательного звена
описывается уравнением:
Переходная функция колебательного звена имеет вид:
Описывает затухающий колебательный процесс с относительным
коэффициентом затухания Е и постоянным времени Т. Форма переходного
процесса во многом зависит от величины коэффициента затухания. При ( > 1
колебательное звено распадается на два апериодических. Ниже приведен
примерный вид переходных функций.
Передаточная функция колебательного звена имеет вид:
) Дифференцирующее звено первого порядка. Уравнение этого звена имеет
При скачкообразном изменении входной величины на выходе
дифференцирующего звена получается мгновенный импульс с бесконечно большой
амплитудой соответствующей бесконечно большой скорости изменения входной
величины в момент скачка а затем выходная величина принимает постоянное
установившееся значение. Переходная функция этого звена записывается в виде
h(t) = к [Т((t) + 1(t)] где ((t) - дельта-функция.
Передаточная функция дифференцирующего звена первого порядка равна
)Дифференцирующее звено второго порядка. Уравнение этого звена имеет
При скачкообразном изменении входной величины на выходе получаются
мгновенные импульсы разных знаков бесконечно большой амплитуды
соответствующие бесконечно большой скорости изменения входной величины и ее
производной в момент скачка а затем выходная величина принимает постоянное
значение. Переходная функция этого звена (рисунок 7.5) записывается в виде:
Передаточная функция дифференцирующего звена второго порядка
) Звено чистого запаздывания. В этом звене выходной сигнал полностью
повторяет входной сигнал но с отставанием на промежуток времени (время
запаздывания). Уравнение этого звена имеет вид: y(t) = x(t - (). Переходная
функция этого звена h(t) = (t -() представлена на рисунке 11.
Рисунок 7.6 – Переходная функция звена чистого запаздывания
Передаточная функция звена чистого запаздывания имеет вид
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗВЕНЬЯ АНАЛИЗИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ И ИХ
Существует 6 типов элементарных динамических звеньев: усилительное
апериодическое колебательное интегрирующее дифференцирующее и чистого
В рассматриваемой системе выделим 2 динамических звена:
электродвигатель и редуктор.
Электродвигатель будет являться интегрирующем звеном так как выходная
величина пропорциональна интегралу от входной величины то есть [pic]
Рисунок 8.1 –Принципиальная схема электродвигателя (интегрирующее звено)
Амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики представлены на
Рисунок 8.2 – Фазово-частотная характеристика электродвигателя
Рисунок 8.3 –Амплитудно-частотная характеристика электродвигателя
Таким образом интегрирующее звено при всех частотах создает
отставание выходных колебаний от входных на угол 90º
Редуктор будет являться дифференцирующим звеном так как
характеристика звена описывается следующим дифференциальным уравнением
Рисунок 8.4 – Принципиальная схема редуктора исполнительного механизма
Графически фазово-частотная характеристика совпадает с положением
мнимой полуосью Im. При всех частотах колебание опережают входные по фазе
Рисунок 8.5 – Фазово-частотная характеристика звена
Амплитудно-частотная характеристика имеет вид прямой линии проходящий
через начало координат под углом [pic].
Рисунок 8.6 – Амплитудно-частотная характеристика звена
В данной курсовой работе был проведён функционально-структурный анализ
системы автоматического управления (регулирования) рулевого управления с
Рассмотрены основные характеристики автоматизированного объекта его
функциональные элементы и их основные характеристики. Составлены алгоритмы
функционирования систем автоматического управления (регулирования) и её
функциональных элементов принципиальная схема анализируемой системы
автоматического управления (регулирования) и её функционирования. Были
рассмотрены элементарные динамические звенья анализируемой системы и их
основные характеристики.
Список используемой литературы
Аврамов В.П. Основы автоматики транспортных машин [Текст]
В.П.Аврамов.- Киев.: Вища. Школа 1986.
Ерофеев А.А. Теория автоматического управления [Текст] А.А. Ерофеев.
- Спб.: Политехника 2002.
Ксеневич И.П. Теория и проектирование автоматических систем [Текст]
И.П. Ксеневич В.П. Тарасюк.- М.: Машиностроение 1996. - 480 с.
Мельников А.А. Управление техническими объектами автомобилей и
тракторов [Текст] А.А. Мельников.- М.: Издательский центр «Академия»
ММ.КР.УТС.00.00.000ПЗ
Рулевое управление с электроприводом

3.doc

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (19) RU (11) 2216473 (13) C2
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 08.12.2010 - действует
(21) (22) Заявка: 200210260328 (71) Заявитель(и):
01.2002 Открытое акционерное общество
(24)начала отсчета срока "АВТОВАЗ"
действия патента: (72) Автор(ы):
01.2002 Гончаров Н.Н.
(46) Опубликовано: 20.11.2003 Воротько В.П.
(56) Список документов цитированныхБолоян Н.А.
в отчете о Павлов И.А.
поиске: RU 15325 U1 10.10.2000. RU Захаров В.Н.
81091 С1 10.01.2002. US 4726437 Давыдов С.Л.
А 23.02.1988. FR 2567837 А1 (73) Патентообладатель(и):
01.1986. Открытое акционерное общество
Адрес для переписки: "АВТОВАЗ"
5633 Самарская обл. г.Тольятти
корп.31 ПЛО А.П.Голикову
(54) ЭЛЕКТРОУСИЛИТЕЛЬ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВСТРАИВАЕМЫЙ В РУЛЕВУЮ КОЛОНКУ
Изобретение относится к автомобилестроению а именно к конструкции
электроусилителя рулевого управления встраиваемого в рулевую колонку
автомобиля для снижения усилия на рулевом колесе. Электроусилитель содержит
корпус с промежуточной торцевой стенкой разделяющей его на два объема с
разновеликими радиальными размерами относительно оси вала рулевого
управления. Первый объем включает в себя первую торцевую стенку и
промежуточную торцевую стенку внутри которого размещен выходной вал с
полым участком охваченный полым ротором электродвигателя установленным в
торцевых стенках первого объема на двух подшипниках с установленным в
полом участке выходного вала торсионом датчика момента и полым концом
входного вала со шлицевой частью. Во втором объеме содержащем вторую
торцевую стенку и промежуточную торцевую стенку размещены измеритель угла
скручивания торсиона и часть входного вала с наружными шлицами
установленная на подшипнике во второй торцевой стенке второго объема. В
измерителе угла скручивания торсиона один неподвижный элемент соединен с
корпусом электроусилителя во втором объеме а второй подвижный элемент
соединен с торцом полого участка выходного вала. Технический результат
заключается в снижении габаритных размеров электроусилителя рулевого
управления для расширения его компоновочных возможностей повышении
надежности работы и комфортности в автомобиле. 5 з.п.ф-лы 3 ил.
автомобиля для снижения усилия на рулевом колесе.
Известен электроусилитель рулевого управления (журнал "За рулем" 10 2000
г. статья "В недрах ЭУРа" стр. 74-75; патент РФ 2158692 публ.
11.2000 г.) содержащий корпус с торцевыми стенками в котором размещены
электромеханизм компенсирующего момента и частично вал рулевого управления
в составе входного вала и выходного вала установленный на подшипниках в
торцевых стенках корпуса при этом выходной вал связан с электромеханизмом
компенсирующего момента датчик момента в составе торсиона соединяющего
входной и выходной валы и измерителя угла скручивания торсиона
содержащего по меньшей мере один неподвижный элемент соединенный с
корпусом электроусилителя и два подвижных элемента один из которых
соединен с входным валом рулевого управления.
Указанный электроусилитель рулевого управления обладает рядом существенных
Большие размеры электроусилителя в радиальных относительно оси рулевого
вала габаритах из-за перпендикулярного положения оси электродвигателя
электромеханизма компенсирующего момента к оси вала рулевого управления
ограничивают компоновочные возможности электроусилителя на автомобиле
например из-за упора электродвигателя электромеханизма в каркас панели
приборов автомобиля.
Наличие в электромеханизме компенсирующего момента редуктора связанного с
выходным валом снижает надежность работы электроусилителя из-за возможного
заклинивания вала рулевого управления при отказе редуктора шестерня
которого соединена с выходным валом.
Рулевая колонка с известным электроусилителем из-за отсутствия в
конструкции устройства регулировки не регулируется по углу наклона что
создает определенные неудобства для водителя.
Известен электроусилитель рулевого управления описанный в свидетельстве РФ
325 на полезную модель (публ. 10.10.2000 г.) выбранный за прототип
содержащий корпус с торцевыми стенками в котором размещены электромеханизм
компенсирующего момента частично вал рулевого управления в составе
входного вала и выходного вала. установленный на подшипниках в торцевых
стенках корпуса при этом выходной вал связан с электромеханизмом
входной и выходной валы и измерителя угла скручивания торсиона.
корпусом электроусилителя и два подвижных элемента один из которых связан
с входным валом рулевого управления.
В известном электроусилителе электромеханизм компенсирующего момента
расположен соосно с валом рулевого управления поэтому радиальный размер
его корпуса значительно меньший чем в аналоге что расширяет его
компоновочные возможности.
В рассматриваемом электроусилителе отсутствует редуктор поэтому ротор
электродвигателя непосредственно передает вращающий момент выходному валу
что является преимуществом по сравнению с аналогом так как повышает
Однако известный электроусилитель также имеет ряд существенных недостатков.
Одним из них являются большие габаритные размеры корпуса электроусилителя
как по длине вдоль оси так и радиальные относительно оси вала рулевого
управления которые ограничивают компоновочные возможности электроусилителя
на автомобиле например из-за упора одной торцевой стенки корпуса
электроусилителя в каркас панели приборов автомобиля а второй торцевой
стенки корпуса своей радиальной частью в установочную поверхность объекта
при этом снижая расстояние от рулевого колеса до подушки сидения.
В известном электроусилителе радиальный размер самого измерителя угла
скручивания торсиона значительно меньше радиального размера торцевой стенки
корпуса поэтому торцевая стенка корпуса к которой примыкает измеритель
угла скручивания имеет не оптимальный радиальный размер по отношению к
радиальному размеру измерителя угла скручивания торсиона что определяет
большую длину корпуса с максимальным радиальным размером.
Вторым из недостатков является недостаточная надежность работы
электроусилителя из-за возможного отказа в работе электромеханизма в
результате радиального биения ротора электродвигателя с выходным валом
поскольку выходной вал соединенный с одним торцом полого ротора внутри
которого размещается торсион консольно установлен на одном подшипнике на
одной торцевой стенке корпуса. Таким образом выходной вал с полым ротором
имеет одну опору при этом второй торец полого ротора соединен с подвижным
элементом измерителя угла скручивания торсиона и не имеет опоры. Кроме
того выходной вал испытывает радиальный изгибающий момент от входного
вала установленного также на одном подшипнике во второй торцевой стенке
Задачей изобретения является снижение габаритных размеров электроусилителя
рулевого управления для расширения его компоновочных возможностей
повышение надежности работы и комфортности в автомобиле.
Указанная задача в электроусилителе рулевого управления встраиваемом в
рулевую колонку автомобиля содержащем корпус с торцевыми стенками в
котором размещены электромеханизм компенсирующего момента в составе
электродвигателя с полым ротором частично вал рулевого управления в
составе входного вала и жестко связанного с торцом полого ротора выходного
вала установленных на подшипниках в торцевых стенках корпуса датчик
момента в составе торсиона установленного внутри полого ротора и
соединяющего входной и выходной валы и измерителя угла скручивания
торсиона содержащего один неподвижный элемент соединенный с корпусом
электроусилителя и два подвижных элемента один из которых связан с
входным валом решается тем. что корпус снабжен промежуточной торцевой
стенкой разделяющей его на два объема с разновеликими радиальными
размерами относительно оси вала рулевого управления при этом корпус
электродвигателя электромеханизма компенсирующего момента образован первым
объемом содержащим первую торцевую стенку и промежуточную торцевую стенку
внутри которого размещен выходной вал с полым участком охваченный полым
ротором электродвигателя установленным в торцевых стенках первого объема
на двух подшипниках с установленным в полом участке выходного вала
торсионом датчика момента и полым концом входного вала со шлицевой частью
а во втором объеме содержащем вторую торцевую стенку и промежуточную
торцевую стенку размещены измеритель угла скручивания торсиона и часть
входного вала с наружными шлицами установленная на подшипнике во второй
торцевой стенке второго объема при этом в измерителе угла скручивания
торсиона один неподвижный элемент соединен с корпусом электроусилителя во
втором объеме а второй подвижный элемент соединен с торцом полого участка
Верхняя и нижняя поверхности торцевых стенок первого объема корпуса
электроусилителя могут быть выполнены содержащими продольные цилиндрические
участки с основаниями в виде сегмента круга.
Электроусилитель преимущественно снабжен кронштейном шарнирно соединенным
с кронштейном нижнего крепления на объекте и примыкающим к первой торцевой
стенке первого объема корпуса с его наружной стороны.
Радиальный размер второго объема корпуса электроусилителя выполнен как
правило в соответствии с радиальным размером неподвижного элемента-корпуса
измерителя угла скручивания торсиона и по меньшей мере в полтора раза
меньшим радиального размера первого объема корпуса.
Со второй торцевой стенкой второго объема корпуса электроусилителя с ее
наружной стороной может быть соединен кожух с установленной в нем на
подшипнике частью входного вала обращенной в сторону рулевого колеса и с
опорой верхней указанный узел установлен относительно кронштейна верхнего
крепления на объекте подвижно с подпружиниванием и с возможностью фиксации
посредством рычага регулировки положения рулевой колонки.
Корпус электроусилителя с кожухом опорой верхней и валом рулевого
управления как правило подпружинен относительно кронштейна верхнего
крепления на объекте посредством двух цилиндрических пружин расположенных
по сторонам второго объема корпуса симметрично относительно вертикальной
плоскости содержащей ось вала рулевого управления.
Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники
позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения
условию "новизна". В то же время совокупность отличительных признаков
приводящая к решению поставленной задачи явным образом не следует из
уровня техники поэтому заявляемое техническое решение соответствует
условию "изобретательский уровень".
Изобретение поясняется следующими чертежами. На фиг.1 показан
электроусилитель рулевого управления в продольном вертикальном разрезе с
монтажом на объекте на фиг.2 - вид на торцевую часть корпуса и ее
положение относительно установочной плоскости на объекте (разрез А-А на
фиг.1) на фиг.3 изображен вид на установочную плоскость кронштейнов без
монтажных элементов на объекте (вид Б на фиг.1).
Электроусилитель рулевого управления встраиваемый в рулевую колонку
автомобиля содержит корпус 1 датчик момента в составе торсиона 2 и
измерителя 3 угла скручивания торсиона 2 вал рулевого управления
состоящий из входного вала 4 и выходного вала 5 электромеханизм
компенсирующего момента в составе электродвигателя 6 с полым ротором 7
связанным с выходным валом 5 и установленным на двух подшипниках 8 9.
Выходной вал 5 охвачен установленным на нем полым ротором 7. Корпус 1
выполнен состоящим из двух объемов 10 11 с разновеликими радиальными
размерами относительно оси рулевого вала. В первом объеме 10 являющимся
корпусом электродвигателя 6 размещаются частично входной вал 4 с полым
участком 12 торсион 2 и частично выходной вал 5 с полым участком 13 на
котором закреплен охватывающий его ротор 7 а во втором объеме 11 -
измеритель 3 угла скручивания торсиона 2 и частично входной и выходной
валы 4 5. Первый объем 10 содержит две торцевые стенки 14 15. сверху как
правило содержащие продольные цилиндрические участки 16 17 с основаниями
в виде сегмента круга как наиболее оптимальные по габаритным размерам.
Часть выходного вала 5 расположенная вне первого объема 10 корпуса 1
содержит концевую шлицевую часть 18 на которой крепится вилка
промежуточного вала (не показана). Входной вал 4 имеет резьбовой конец 19
на который крепится рулевое колесо (не показано). Части входного вала 4 и
выходного вала 5 находящиеся внутри первого объема 10 имеют шлицевые
части 20 21 свободно заходящие друг в друга для подвижного соединения
между собой при малых крутящих нагрузках на рулевой вал а при больших
нагрузках шлицы частей 20 21 упираются друг в друга определяя
максимальный угол скручивания торсиона 2. Торсион 2 размещается в полых
участках 12 13 входного и выходного валов 4 5.
Измеритель 3 угла скручивания торсиона 2 содержит неподвижный элемент -
корпус 22 и два подвижных элемента 23 24. Выступами 25 на корпусе 22
измеритель 3 устанавливается и фиксируется в пазах 26 второго объема 11.
Подвижный элемент 23 соединяется с шлицевой частью 20 входного вала 4 а
подвижный элемент 24 - с торцом 27 выходного вала 5.
Поверхность 28 торцевой стенки 14 первого объема 10 отстоит от торца 29
выходного вала 5 на расстояние равное по меньшей мере двойной длине
концевой шлицевой части 18 вала 5 для обеспечения выхода торцевой стенки 14
из зоны каркаса 30 панели приборов. К торцевой стенке 14 крепится опора 31
электроусилителя а к торцевой стенке 32 второго объема 11 крепится кожух
входного вала 4 с опорой 34 верхней.
Входной вал 4 установлен на двух подшипниках 35 и 36 в торцевой стенке 32
второго объема 11 и в кожухе 33.
Опора 34 верхняя с кожухом 33 корпусом 1 входным валом 4 выходным валом
и опорой 31 установлены относительно кронштейна 37 подвижно с
подпружиниванием посредством двух цилиндрических пружин 38 39 и с
возможностью фиксации посредством рычага 40 регулировки положения рулевой
Пружины 38 39 расположены по сторонам второго объема 11 корпуса 1
симметрично относительно вертикальной плоскости содержащей ось 41 вала
рулевого управления и крепятся концами 42 43 к элементам 44 45
кронштейна 46 установленного в нижней части 47 первого объема 10 а
концами 48 49 - к элементам 50 51 кронштейна 37.
Опора 34 верхняя содержит отверстие 52 продольной формы через которое
проходит ось 53 рычага 40 регулировки положения рулевой колонки. Величина
возможных изменений угла регулировки определяется длиной отверстия 52.
Кронштейн 37 содержит две вертикальные стойки 54 55 с отверстиями 56 57
через которые проходит ось 53 рычага 40 и верхнюю плоскую поверхность 58
на которой имеются два установочных отверстия 59 60 удлиненной формы
ориентированные вдоль оси 41 вала рулевого управления.
Опора 31 злектроусилителя с помощью втулочно-болтового соединения 61
шарнирно соединена с кронштейном 62 нижним для крепления на объекте.
Кронштейн 62 содержит плоскую поверхность 63 с двумя отверстиями 64 65
открытыми в сторону промежуточного вала рулевого механизма.
Плоская поверхность 66 кронштейна 46 содержит два отверстия для крепления
кожуха 67 рулевой колонки винтами 68 69.
Устанавливается электроусилитель рулевого управления плоской поверхностью
с отверстиями 59 60 кронштейна 37 и плоской поверхностью 63 с
отверстиями 64 65 кронштейна 62 на монтажной плоскости 70 имеющей плоскую
поверхность 71 с двумя нижними крепежными болтами 72 73 и двумя верхними
крепежными болтами 74 75 и поверхность в виде желоба 76 и крепится
четырьмя гайками 77 так чтобы была возможность захода цилиндрического
участка 17 промежуточной стенки 15 первого объема 10 за плоскую поверхность
монтажной плоскости 70. Это необходимо для обеспечения оптимального
расстояния от рулевого колеса (не показано) до подушки сиденья (не
показано) что определяет компоновочные возможности ни автомобиле.
При парковке или во время движения автомобиля при повороте входного вала 4
скручивается торсион 2. Угол скручивания торсиона 2 определяется
измерителем 3 угла скручивания торсиона 2. Сигнал о величине скручивания а
также другие сигналы например о скорости движения автомобиля и т.д.
передаются в блок управления (не показан) электроусилителя рулевого
управления который при необходимости включает и выключает
электромеханизм компенсирующего момента помогая таким образом вращению
В случае необходимости регулировки положения рулевой колонки вместе с
встроенным в нее электроусилителем рулевого управления корпус 1 с кожухом
опорой 34 и валом рулевого управления отстопаривается поворотом рычага
по часовой стрелке от вертикальных стоек 54 55 кронштейна 37. Водитель
поворачивает рулевую колонку с электроусилителем на втулочно-болтовом
соединении 61 в требуемое угловое положение и фиксирует ее обратным
перемещением рычага 40.
Снабжение корпуса промежуточной торцевой стенкой и исполнение второго
объема с уменьшенным радиальным размером позволяют снизить длину корпуса с
максимальным радиальным размером вдоль оси вала рулевого управления и
расстояние от оси вала рулевого управления до установочной плоскости на
объекте тем самым исключить упор одной торцевой стенкой корпуса в каркас
панели приборов разместить по сторонам второго объема оттягивающие пружины
устройства регулировки рулевой колонки автомобиля и тем самым расширить
компоновочные возможности электроусилителя в ограниченном пространстве
автомобиля например в каркасе панели приборов.
Наличие на верхней поверхности торцевых стенок первого объема корпуса
электроусилителя продольных цилиндрических участков с основаниями в виде
сегмента круга позволяет снизить расстояние от оси вала рулевого управления
до установочной плоскости на объекте тем самым также расширить
компоновочные возможности электроусилителя.
В результате выполнения корпуса с промежуточной торцевой стенкой и
установки выходного вала с полым участком охваченным полым ротором
электродвигателя на двух подшипниках в торцевых стенках первого объема а
также установки входного вала на двух подшипниках в торцевой стенке второго
объема и в кожухе устраняется консольность их установки что повышает
надежность работы конструкции электроусилителя.
Снабжение электроусилителя устройством регулировки рулевой колонки
автомобиля и конструктивное размещение его оттягивающих пружин по сторонам
второго объема корпуса расширяет компоновочные возможности электроусилителя
и повышает комфортность водителя в автомобиле.
Выполнение корпуса с промежуточной торцевой стенкой и соединение
неподвижного элемента-корпуса измерителя угла скручивания торсиона с
корпусом второго объема а второго подвижного элемента с торцом полого
участка выходного вала позволяют повысить также технологичность сборки
электроусилителя так как при этом обеспечивается возможность производить
независимую сборку электродвигателя электромеханизма компенсирующего
момента с выходным валом и измерителя угла скручивания торсиона с входным
валом и кожухом тем самым сократив цикл сборки электроусилителя в целом.
автомобиля содержащий корпус с торцевыми стенками в котором размещены
электромеханизм компенсирующего момента в составе электродвигателя с полым
ротором частично вал рулевого управления в составе входного вала и жестко
связанного с торцом полого ротора выходного вала установленных на
подшипниках в торцевых стенках корпуса датчик момента в составе торсиона
установленного внутри полого ротора и соединяющего входной и выходной валы
и измерителя угла скручивания торсиона содержащего один неподвижный
элемент соединенный с корпусом электроусилителя и два подвижных элемента
один из которых связан с входным валом отличающийся тем что корпус
снабжен промежуточной торцевой стенкой разделяющей его на два объема с
управления при этом корпус электродвигателя электромеханизма
компенсирующего момента образован первым объемом содержащим первую
торцевую стенку и промежуточную торцевую стенку внутри которого размещен
выходной вал с полым участком охваченный полым ротором электродвигателя
установленным в торцевых стенках первого объема на двух подшипниках с
установленным в полом участке выходного вала торсионом датчика момента и
полым концом входного вала со шлицевой частью а во втором объеме
содержащем вторую торцевую стенку и промежуточную торцевую стенку
размещены измеритель угла скручивания торсиона и часть входного вала с
наружными шлицами установленная на подшипнике во второй торцевой стенке
второго объема при этом в измерителе угла скручивания торсиона один
неподвижный элемент соединен с корпусом электроусилителя во втором объеме
а второй подвижный элемент соединен с торцом полого участка выходного вала.
Электроусилитель рулевого управления по п. 1 отличающийся тем что
верхняя и нижняя поверхности торцевых стенок первого объема корпуса
электроусилителя выполнены содержащими продольные цилиндрические участки с
основаниями в виде сегмента круга.
Электроусилитель рулевого управления по п. 1 отличающийся тем что он
снабжен кронштейном электроусилителя шарнирно соединенным с кронштейном
нижним креплением на объекте и примыкающим к первой торцевой стенке первого
объема корпуса с его наружной стороны.
радиальный размер второго объема корпуса электроусилителя выполнен в
соответствии с радиальным размером неподвижного элемента-корпуса измерителя
угла скручивания торсиона и по меньшей мере в полтора раза меньшим
радиального размера первого объема корпуса.
Электроусилитель рулевого управления по п. 1 отличающийся тем что со
второй торцевой стенкой второго объема корпуса электроусилителя с ее
наружной стороной соединен кожух с установленной в нем на подшипнике частью
входного вала обращенной в сторону рулевого колеса и с опорой верхней
указанный узел установлен относительно кронштейна верхнего крепления на
объекте подвижно с подпружиниванием и с возможностью фиксации посредством
рычага регулировки положения рулевой колонки.
корпус электроусилителя с кожухом опорой верхней и валом рулевого
управления подпружинен относительно кронштейна верхнего крепления на
объекте посредством двух цилиндрических пружин расположенных по сторонам
второго объема корпуса симметрично относительно вертикальной плоскости
содержащей ось вала рулевого управления.

2.doc

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (19) RU (11) 2158692 (13) C2
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 08.12.2010 - действует
(21) (22) Заявка: 9910054228 (71) Заявитель(и):
01.1999 Общество с ограниченной
(24)начала отсчета срока ответственностью
действия патента: Научно-производственное предприятие
(46) Опубликовано: 10.11.2000 Акционерное общество "Авиаагрегат"
(56) Список документов цитированных(72) Автор(ы):
в отчете о Коломейцев Л.Ф.
поиске: US 5623409 A 22.04.1997. JPСулейманов У.М.
-1439 A 11.09.1992. DE 4003103 A1Пахомин С.А.
08.1990. RU 2009930 C1 Арабов Н.Я.
03.1994. Бакулин Н.Ф.
Адрес для переписки: Адамов Ц.А.
6428 Ростовская обл. г. (73) Патентообладатель(и):
Новочеркасск ая 58 Пахомину С.А. Общество с ограниченной
Научно-производственное предприятие
Акционерное общество "Авиаагрегат"
(54) ЭЛЕКТРОУСИЛИТЕЛЬ РУЛЯ АВТОМОБИЛЯ
Изобретение относится к средствам управления автомобиля и может быть
использовано для снижения усилия на руле в частности при маневрах на малых
скоростях и повороте колес на неподвижном автомобиле. Электроусилитель руля
автомобиля содержит датчик момента на руле датчик скорости автомобиля
электродвигатель кинематически связанный с рулем и содержащий зубчатый
статор с обмоткой и зубчатый безобмоточный ротор датчик положения ротора
электродвигателя блок управления электродвигателем. Электродвигатель
выполнен трехфазным с числом зубцов на статоре - 12 на роторе - 8
магнитная система электродвигателя выполнена с взаимным скосом зубцов
ротора и статора на величину [pic]= (0075. ..015)t2 при этом ширина
коронки зубцов статора по воздушному зазору b21 = (031 035) а ротора
bz2 = (041 044)t2 где t2 - зубцовый шаг по ротору. Это позволяет
упростить конструкцию электроусилителя. 1 з.п.ф-лы 9 ил.
скоростях и повороте колес на неподвижном автомобиле.
Известно техническое решение содержащее датчик момента на руле редуктор
электромагнитную муфту электродвигатель постоянного тока управляемый от
блока управления по сигналу датчика момента на руле систему диагностики
(патент США N 4660671).
Недостатком данного технического решения является необходимость применения
электромагнитной муфты а также плохое охлаждение двигателя постоянного
тока вследствие закрытого исполнения.
Известно техническое решение содержащее датчик момента измеряющий момент
на руле и обеспечивающий соответствующие выходные сигналы средство для
обеспечения сигнала требуемого компенсирующего момента имеющего величину
функционально связанную с моментом приложенным к рулю электродвигатель
содержащий зубчатый статор с обмотками и зубчатый безобмоточный ротор
кинематически связанный с рулем и способный при необходимости создать
требуемый компенсирующий момент для снижения усилия на руле датчик
скорости автомобиля измеряющий скорость автомобиля и обеспечивающий
соответствующие выходные сигналы датчик положения ротора электродвигателя
регистрирующий угловое положение ротора относительно статора и
обеспечивающий соответствующие выходные сигналы датчик скорости вращения
ротора электродвигателя измеряющий скорость вращения и обеспечивающий
соответствующие выходные сигналы блок управления электродвигателем
вырабатывающий на основе поступающих в него сигналов от датчика скорости
вращения ротора датчика положения ротора датчика скорости движения
автомобиля и датчика момента силовых управляющих сигналов для обмоток
электродвигателя. С использованием обратной связи по скорости вращения
ротора реализуется управление токами электродвигателя обеспечивающее
высокий уровень выходных характеристик. В частности таким образом решается
проблема значительного снижения пульсации момента на валу четырехфазного
реактивного индукторного электродвигателя и соответствующих вибраций руля
(патент США N 5623409).
в данном электроусилителе датчика скорости вращения ротора
электродвигателя обеспечивающего измерение текущих значений скорости
вращения в любой момент времени. Датчик скорости вращения представляет из
себя достаточно сложный узел к точности и качеству выходных сигналов
которого предъявляются высокие требования. Его применение увеличивает
габариты электроусилителя и повышает его стоимость.
Предлагаемое изобретение направлено на упрощение конструкции
электроусилителя за счет применения трехфазного реактивного индукторного
электродвигателя со специально сформированной геометрией зубцовой зоны.
Решение указанной задачи обеспечивается устройством электроусилителя руля
автомобиля содержащего датчик момента на руле датчик скорости автомобиля
электродвигатель механически связанный с рулем и содержащий зубчатый
электродвигателя блок управления электродвигателем в котором согласно
данному заявлению электродвигатель выполнен трехфазным с числом зубцов на
статоре - 12 на роторе - 8 магнитная система электродвигателя выполнена
со взаимным скосом зубцов ротора и статора на величину [pic]=
(0075 015)t2 при этом ширина коронки зубцов статора по воздушному
зазору bz1=(031 035)t2 а ротора - bz2 = (041 044)t2 где t2 -
зубцовый шаг по ротору. Кроме того блок управления функционально связан с
датчиком режима работы автомобиля регистрирующим режим работы автомобиля и
обеспечивающим соответствующий выходной сигнал.
В дальнейшем изобретение поясняется конкретным примером выполнения со
ссылкой на чертежи на которых показаны:
- фиг. 1 - структурная схема электроусилителя руля автомобиля;
- фиг. 2 - электроусилитель руля в разрезе;
- фиг. 3 - поперечное сечение трехфазного реактивного индукторного
- фиг. 4 - фрагмент зубцовой зоны электродвигателя;
- фиг. 5 - продольный вид ротора со скосом зубцов;
- фиг. 6 - зависимость требуемого компенсирующего момента от момента на
руле при разных значениях скорости автомобиля;
- фиг. 7 - диск датчика положения ротора;
- фиг. 8 - диаграммы фазных токов и сигналов датчика положения ротора;
- фиг. 9 - диаграммы результирующего и фазных составляющих момента
Электроусилитель руля автомобиля структурная схема которого показана на
фиг. 1 состоит из датчика момента 11 измеряющего приложенный к рулю 14
момент и формирующего соответствующие выходные сигналы датчика скорости 2
автомобиля измеряющего скорость движения автомобиля и формирующего
соответствующие выходные сигналы электродвигателя 10 связанного с рулем
через червячный редуктор 12 датчика положения ротора ДПР 9
регистрирующего положение ротора относительно статора и формирующего
соответствующие выходные сигналы датчика режима работы автомобиля 1
регистрирующего режим работы автомобиля и обеспечивающего соответствующий
выходной сигнал блока управления электродвигателем включающего в себя
формирователи 3 4 процессор 5 драйверы ключей 6 3-фазный мостовой
инвертор реле 8 и формирующего силовые сигналы на обмотках
электродвигателя с учетом сигналов датчиков момента 11 скорости автомобиля
датчика положения ротора 9 датчика режима работы автомобиля 1.
Компоновка электроусилителя показана на фиг. 2. Датчик момента размещен
внутри корпуса электроусилителя и состоит из индуктивной катушки 1
перфорированных электропроводящих цилиндров 2 и 3 и торсионного вала 4.
Торсионный вал 4 является упругим элементом работающим на скручивание и
служит для преобразования момента приложенного к рулю в угловое
перемещение цилиндров 2 и 3 относительно друг друга. Угловое перемещение
регистрируется посредством измерения параметров катушки. Электродвигатель
состоит из зубчатого безобмоточного ротора 5 и зубчатого статора 6 с
обмотками 7. Внутри электродвигателя установлен датчик положения ротора
состоящий из перфорированного диска 8 и смещенных на 120 электрических
градусов датчиков 9. Вал ротора соединен шлицевым соединением с червяком 10
редуктора 11. Вращающий момент электродвигателя передается червяком 10 на
зубчатое колесо 11 редуктора и далее на торсионный вал 4 и рулевую колонку
Электродвигатель (фиг. 3) выполняется трехфазным с числом зубцов на статоре
- 12 на роторе - 8. Зубцовая зона (фиг. 4) выполнена с разной шириной
коронок зубцов статора 13 и ротора 14: для зубцов статора - bz1 =
(031 035)t2 зубцов ротора - bz2 = (041 044)t2. На роторе
показанном на фиг. 5 выполнен скос зубцов ротора относительно зубцов
статора на величину [pic]= (0075 015)t2.
Основной алгоритм работы электроусилителя подчинен реализации
характеристик показанных на фиг. 6 и связывающих момент на руле Mp с
требуемым моментом компенсации Mk который должен быть обеспечен
электроусилителем при разных значениях скорости движения автомобиля. По
мере роста момента на руле Mp увеличивается момент компенсации Mk со
стороны электроусилителя. В то же время при увеличении скорости движения
автомобиля эффективность работы электроусилителя должна быть снижена в
соответствии с заданной характеристикой (см. фиг. 6) то есть необходимый
момент компенсации Mk снижается. Это связано с тем что наибольшие усилия к
рулю прикладываются водителем при неподвижном автомобиле и во время
движения с малой скоростью.
При возникновении момента на руле Mp превышающего заданный минимальный
момент Mmin блок управления электродвигателем вырабатывает силовой
управляющий сигнал приложенный к обмоткам электродвигателя для создания
на рулевой колонке требуемого компенсирующего момента Mk в соответствии с
характеристиками показанными на фиг. 6. При этом величина сигнала на
обмотке формируется с учетом сигнала датчика скорости автомобиля (см. фиг.
) а также сигналов датчика положения ротора и датчика момента на руле Mp.
Для защиты аккумулятора от разряда электроусилитель не включается при
неработающем двигателе автомобиля. Для этого в блок управления введен
сигнал датчика режима работы автомобиля. Электроусилитель выполняется
реверсивным в соответствии с требуемыми характеристиками (см. фиг. 6).
Приведенные характеристики реализуются с помощью программного обеспечения
процессора (см. фиг. 1).
Датчик положения имеет наиболее простое исполнение в виде сдвинутых друг
относительно друга на 120 электрических градусов трех датчиков на основе
эффекта Холла и показанного на фиг. 7 перфорированного цилиндра с числом
перфораций равным числу зубцов ротора в данном случае - 8. При вращении
ротора датчик положения выдает три сигнала d-A d-B и d-C сдвинутые также
на 120 электрических градусов или 13 периода (см. фиг. 8).
В соответствии с сигналами ДПР блоком управления подается силовой
управляющий сигнал на обмотку и по фазным катушкам протекает ток (см. фиг.
). Причем при работе в области малых частот вращения двигателя ток в
фазную катушку подается в положении для данной фазы "зубец-паз" а
отключается в положении "зубец-зубец". Таким образом длительность токового
импульса составляет 180 электрических градусов или 12 периода форма
импульса - прямоугольная. По мере роста частоты вращения крутизна фронтов
фазного тока уменьшается. Для обеспечения при указанной форме импульса
тока минимального уровня пульсаций момента на валу электродвигателя и
соответственно на руле специально сформирована геометрия зубцовой зоны.
Ширина коронки зубцов статора - bz1 = (031. ..035)t2 ротора - bz2 =
(041 044)t2. Помимо минимального уровня пульсаций выполнение зубцов с
разной шириной коронок обеспечивает такую зависимость момента от угла у
которой производная момента по углу в зонах включения ("зубец-паз") и
отключения тока ("зубец-зубец") наименьшая по абсолютному значению (см.
фиг. 9). Это обеспечивает снижение чувствительности пульсаций момента как к
неточности включения и отключения тока в указанных положениях ротора так и
к заваливанию нарастающего и спадающего фронтов тока по мере увеличения
частоты вращения. Положительное влияние на снижение пульсаций имеет
выполнение взаимного скоса зубцов статора и ротора на величину [pic]=
(0075 015)t2 (см. фиг. 5).
Для снижения акустического шума вызванного деформациями статора
электродвигателя от действия магнитных сжимающих сил предлагается
применить конструкцию магнитопровода статора повышенной жесткости за счет
увеличения порядка деформаций: с число зубцов на статоре - 12 на роторе -
Таким образом выполнение электродвигателя в трехфазном варианте с
предложенными размерами коронок зубцов статора и ротора а также применение
скоса зубцов позволяет обеспечить низкий уровень пульсаций момента
электродвигателя и тем самым высокое качество работы электроусилителя в
целом. При этом следует отметить что для обеспечения низкого уровня
пульсаций момента в предлагаемом техническом решении достаточно применения
датчика положения ротора простейшей конструкции. Кроме того не требуется
использования датчика скорости вращения электродвигателя для построения
системы управления демпфирующей пульсации момента на руле с помощью
соответствующей обратной связи.
Электроусилитель руля автомобиля состоящий из датчика момента датчика
скорости автомобиля электродвигателя кинематически связанного с рулем и
содержащего зубчатый статор с обмоткой и зубчатый безобмоточный ротор
датчика положения ротора электродвигателя блока управления
электродвигателем отличающийся тем что электродвигатель выполнен
трехфазным число зубцов на статоре электродвигателя - 12 на роторе - 8
ширина зубцов статора по воздушному зазору bz1 = (031 035)t2 ротора
- bz2 = (041 044)t2 где t2 - зубцовый шаг по ротору магнитная
система электродвигателя выполнена с взаимным скосом зубцов ротора
относительно статора на величину [pic]= (0075 015)t2.
Электроусилитель руля автомобиля по п.1 отличающийся тем что блок
управления функционально связан с датчиком режима работы автомобиля
регистрирующим режим работы автомобиля и обеспечивающим соответствующий

структурная схема.cdw

Структурно-функциональная схема рулевого управления
АТС с исполнительным электроприводом
Устройство управления
и обработки информации
(управляемые колеса)
(нагружающий механизм)
Структурно-функциональная
схема рулевого управления
АТС с исполнительным
ММ.КР.УТС.00.00.000.СР

1.cdw

Принципиальная схема
электродвигателя релевого
(интегрирующие звено)
Логарифмическая амплитудно-частотная
Логарифмическая фазово-частотная

1.doc

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (19) RU (11) 2370398 (13) C2
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 08.12.2010 - действует
(21) (22) Заявка: 200712794211 (72) Автор(ы):
07.2007 Снимщиков Вячеслав Константинович
(24)начала отсчета срока (RU)
действия патента: (73) Патентообладатель(и):
(43)публикации заявки: (RU)
(46) Опубликовано: 20.10.2009
(56) Список документов цитированных
поиске: RU 2159717 C1 27.11.2000.
SU 694412 A 30.10.1979. JP 63008071
A 13.01.1988. ФОМИН А. На пути к
джойстику. - За рулем 2002
Адрес для переписки:
6524 Ставропольский край
Петровский р-н с. Гофицкое ул.
Гражданская 153 В.К.Снимщикову
(54) ЭЛЕКТРОУСИЛИТЕЛЬ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ С ВОЛНОВЫМ РЕДУКТОРОМ АКТИВНОЕ
РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ С ЦИКЛОИДАЛЬНЫМ ВАРИАТОРОМ
Изобретение относится к области автомобилестроения. В активном рулевом
управлении в качестве редуктора передающего вращение от органа управления
к колесам применен циклоидальный редуктор промежуточное тело вращения
которого установлено на валу (6) управляющего внешнего привода шестерни
(7 8) ступеней установлены с возможностью свободного вращения на этом валу
и связаны с входным (2) и выходным (4) валами рулевого управления.
Управляющий внешний привод вращает вал (6) с переменной частотой по
сигналам блока управления в зависимости от скорости автомобиля угла
поворота органа управления и скорости его вращения при этом происходит
изменение передаточного отношения редуктора в широком диапазоне. В
электроусилителе рулевого управления в качестве редуктора передающего
вращение от электродвигателя на вал рулевого управления применена волновая
передача. Изобретение позволяет повысить КПД и нагрузочную способность
циклоидальной передачи уменьшить износ трущихся деталей за счет
многопарности зацепления упростить изготовление. 2 н. и 3 з.п. ф-лы 1
Изобретение относится к области автомобилестроения.
Известен усилитель рулевого управления содержащий в качестве редуктора
передающего вращение от электродвигателя к валу рулевой колонки червячную
передачу (журнал "За рулем" [pic]10 2000 г. «В недрах ЭУРа» А.Будкин а
изготовления трехзаходного эвольвентного червяка постоянное передаточное
отношение недостаточная обратная связь.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является активное
рулевое управление автомобилей БМВ (Active Steering) имеющее в качестве
редуктора планетарный редуктор водило которого перемещается
электродвигателем через червячную передачу регулированием оборотов
которого достигается управление передаточным числом редуктора (журнал "За
рулем" [pic]10 2002 «На пути к джойстику» А.Фомин а также
передачи сложность технологии изготовления необходимость применения
мощного высокомоментного электродвигателя.
Целью изобретения является увеличение возможностей регулирования
передаточного числа в широком диапазоне ресурса рулевого управления и
улучшение его технических характеристик.
Поставленная цель достигается тем что в качестве редуктора передающего
вращение от органа управления к колесам применен циклоидальный редуктор
промежуточное тело вращения которого установлено на валу управляющего
внешнего привода имеющего возможность вращения и фиксации а шестерни
ступеней установленные с возможностью свободного вращения на этом валу
связаны с входным и выходным валами рулевого управления причем при
активизации управляющий внешний привод вращает вал с переменной частотой по
упрощенном варианте может быть применена волновая передача (редуктор)
содержащая генератор волн на валу электродвигателя гибкое колесо
неподвижно закрепленное в корпусе жесткое колесо связанное с валом
рулевого управления причем электродвигатель вращает вал по сигналам блока
управления в зависимости от угла поворота органа управления и скорости его
вращения при этом происходит усиление момента вращения от органа
управления к управляемым колесам.
На чертеже изображен в разрезе (вид сверху) циклоидальный вариатор в сборе
с валом рулевого управления.
РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ С ЦИКЛОИДАЛЬНЫМ ВАРИАТОРОМ содержит корпус 1 в котором
с возможностью вращения установлены входной вал 2 рулевого управления с
шестерней 3 и выходной вал 4 с шестерней 5 вал 6 внешнего привода ведомую
шестерню 7 связанную с шестерней 3 входного вала рулевого управления
установленную с возможностью свободного вращения на валу 6 внешнего привода
и выполненную заодно с внутренней шестерней 8 имеющей в качестве
образующей замкнутую гипоциклическую поверхность промежуточное тело
вращения установленное на эксцентрике 9 жестко связанном с валом 6
внешнего привода состоящее из колеса 10 первой ступени и сателлита 11
второй ступени имеющего в качестве образующей замкнутую гипоциклическую
поверхность солнечное колесо 12 второй ступени с интегрированной ведущей
шестерней 13 связанной с шестерней 5 выходного вала рулевого управления и
установленной с возможностью свободного вращения на валу 6 внешнего
ЭЛЕКТРОУСИЛИТЕЛЬ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ С ВОЛНОВЫМ РЕДУКТОРОМ содержит корпус
в котором с возможностью вращения установлены вал электродвигателя и
жесткое колесо волновой передачи связанное с валом рулевого управления
генератор волн на валу электродвигателя гибкое колесо неподвижно
закрепленное в корпусе жесткое колесо связано с валом рулевого управления.
Активное рулевое управление с циклоидальным вариатором (далее ЦВ) работает
следующим образом. При отсутствии момента вращения на валу 6 управляющего
привода и жесткой его фиксации ЦВ работает как редуктор с постоянным
передаточным отношением например 1:18 (это отношение устанавливается
применением стандартного рулевого механизма например реечного с учетом
передаточного числа самого циклоидального редуктора). В таком случае для
поворота управляемых колес на 60° необходимо осуществить поворот органа
управления на 1080° или три оборота. Таким образом при отсутствии
напряжения в бортовой сети автомобиль управляется по традиционной схеме с
отсутствием усилителя но с наличием механической связи между органом
управления и колесами.
Для осуществления функции изменения передаточного числа необходимо привести
во вращение вал 6 управляющего внешнего привода с установленным на нем
промежуточным телом вращения причем благодаря циклоидальному зацеплению
передаточное число редуктора может достигать значительных величин (1:50 и
более) что способствует расширению диапазона регулирования передаточного
отношения всего механизма по сравнению с червячной передачей. Колесо 10
первой ступени обкатываясь по поверхности внутренней шестерни 8 и
сателлит 11 перемещаясь внутри солнечного колеса 12 в зависимости от того
совпадает ли направление вращения вала 6 с направлением вращения шестерни 7
или противоположно ему ускоряет либо замедляет вращение шестерни 11
относительно шестерни 7 причем активизированный управляющий привод вращает
вал с переменной частотой по сигналам блока управления в зависимости от
скорости автомобиля угла поворота органа управления и скорости его
вращения при этом происходит изменение передаточного отношения редуктора в
Возможно также обратное присоединение входного и выходного валов рулевого
управления при котором передаточное число ЦВ становится меньше единицы.
Последовательное соединение двух и более ЦВ с общим управляющим приводом
позволяет изменять общее передаточное число пропорционально передаточному
числу одного звена в степени равной количеству звеньев что уменьшает
необходимый диапазон изменения числа оборотов управляющего привода.
Как вариант возможно изготовление редуктора в котором шестерня 3 входного
вала 2 связана с солнечным колесом первой ступени шестерня 5 выходного
вала 4 связана с солнечным колесом второй ступени а промежуточное тело
вращения выполнено в виде сдвоенного сателлита.
В качестве управляющего внешнего привода вала 6 может быть применен
Электроусилитель рулевого управления с волновым редуктором работает
следующим образом. При повороте органа управления на некоторый угол сигнал
с торсионного датчика поступает в блок управления который дает команду на
вращение вала электродвигателя который вращает вал по сигналам блока
вращения. Генератор волн через неподвижное гибкое колесо передает вращение
на жесткое колесо и далее на вал рулевого управления при этом происходит
усиление момента вращения от органа управления к управляемым колесам.
Благодаря значительному дипазону возможностей волновой передачи по выбору
передаточного отношения также увеличиваются возможности настройки рулевого
управления а компактные в сравнении с червячной передачей размеры
упрощают интеграцию механизма в рулевое управление.
Достоинство предлагаемого изобретения заключается в высоком КПД и
нагрузочной способности циклоидальной передачи уменьшении износа трущихся
деталей за счет многопарности зацепления широком диапазоне передаточных
отношений и регулирования простоте изготовления. Продольное (параллельно
валу рулевого управления) расположение вала управляющего привода
(электродвигателя) предоставляет в некоторых случаях преимущество в
компоновке рулевого управления по сравнению с поперечно расположенным
червячным редуктором.
Активное рулевое управление отличающееся тем что в качестве редуктора
передающего вращение от органа управления к колесам применен циклоидальный
редуктор промежуточное тело вращения которого установлено на валу
управляющего внешнего привода имеющего возможность вращения и фиксации а
шестерни ступеней установленные с возможностью свободного вращения на этом
валу связаны с входным и выходным валами рулевого управления причем
управляющий внешний привод вращает вал с переменной частотой по сигналам
блока управления в зависимости от скорости автомобиля угла поворота органа
управления и скорости его вращения при этом происходит изменение
передаточного отношения редуктора в широком диапазоне.
Активное рулевое управление по п.1 отличающееся тем что циклоидальный
редуктор содержит ведомую шестерню установленную с возможностью свободного
вращения на валу внешнего привода и выполненную заодно с внутренней
шестерней имеющей в качестве образующей замкнутую гипоциклическую
поверхность промежуточное тело вращения установленное на эксцентрике
жестко связанном с валом внешнего привода состоящее из колеса первой
ступени и сателлита второй ступени имеющего в качестве образующей
замкнутую гипоциклическую поверхность солнечное колесо второй ступени с
интегрированной ведущей шестерней установленной с возможностью свободного
вращения на валу внешнего привода причем ведомая шестерня связана с
шестерней входного вала рулевого управления ведущая шестерня связана с
шестерней выходного вала рулевого управления при этом передаточное число
редуктора при фиксированном вале внешнего привода больше единицы.
Активное рулевое управление по п.1 отличающееся тем что применено
последовательное соединение двух и более циклоидальных вариаторов с общим
управляющим приводом при этом общее передаточное число изменяется
пропорционально передаточному числу одного звена в степени равной
Активное рулевое управление по п.1 отличающееся тем что внешний привод
выполнен в виде электродвигателя.
Электроусилитель рулевого управления отличающийся тем что в качестве
редуктора передающего вращение от электродвигателя на вал рулевого
управления применена волновая передача (редуктор) содержащая генератор
волн на валу электродвигателя гибкое колесо неподвижно закрепленное в
корпусе жесткое колесо связанное с валом рулевого управления причем
электродвигатель вращает вал по сигналам блока управления в зависимости от
угла поворота органа управления и скорости его вращения при этом
происходит усиление момента вращения от органа управления к управляемым

2.cdw

Дифференцирующие звено
(принципиальная схема редуктора
исполнительного механизма)
Логарифмическая амплитудно-частотная
Логарифмическая фазово-частотная
Принципиальная схема