1 Датчик крутящего момента рулевого управления 2 Модуль — Elektrische Servolenkung 3 Модуль электронной системы стабилизации 4 PCM 5 Датчик угла поворота рулевого колеса 6 модуль системы помощи при парковке; 7 Karosseriesteuergerät 8 Комбинация приборов
Усилие, прилагаемое водителем к рулевому колесу, передается через рулевую колонку в рулевой механизм и дальше к передним колесам автомобиля
Рулевой вал делится на входной и выходной валы. Обе части рулевого вала соединены друг с другом через торсион.
Когда водитель поворачивает рулевое колесо, в рулевом вале возникает скручивание.
Степень скручивания зависит от силы трения между поверхностью дороги и шинами.
Торсион увеличивает степень скручивания, что приводит к относительному перемещению между входным и выходным валами. Это относительное перемещение регистрируется датчиком крутящего момента рулевого управления и передается в модуль Elektrische Servolenkung.
Относительное перемещение является основной величиной для расчета управляющего тока для двигателя – Elektrische Servolenkung и вместе с этим мощности усилителя.
Дополнительными входными величинами для расчета усилия рулевого колеса являются скорость движения и состояние двигателя.
Передача усиления рулевого колеса
1 Двигатель – Elektrische Servolenkung 2 Ведущая шестерня привода зубчатым ремнем 3 зубчатый ремень 4 Ведомая шестерня привода зубчатым ремнем 5 Зубчатая рейка 6 Резиновая манжета рулевого механизма
Шариковая гайка
Шариковая гайка из вращательного движения приводной шестерни генерирует линейное движение зубчатой рейки.
1 Внутреннее кольцо шарикоподшипника 2 Наружное кольцо шарикоподшипника 3 Шарики 4 Возврат шарика 5 Зубчатая рейка с беговой дорожкой шариков 6 Ведомая шестерня привода зубчатым ремнем
Принципы работы
В зубчатую рейку встроена беговая дорожка шариков (резьбовидные канавки). В отдельном участке беговой дорожки шариков движутся расположенные рядом шарики гайки.
С помощью зубчатого ремня привод зубчатым ремнем ведомой шестерни преобразуется во вращательное движение. Благодаря вращательному движению ведомой шестерни шарики создают осевое усилие и прижимают зубчатую рейку вправо или влево.
Через возврат шарика передний конец цепи шариков соединяется с задним. Таким образом, шарики работают в бесконечном цикле.
Ведомая шестерня привода зубчатым ремнем поддерживается шарикоподшипником.
Преимущества по сравнению с реечной передачей:
- Генерируется более высокое передаточное отношение. Необходимо повысить эффективность двигателя EPS на высоких оборотах.
- Кроме того,на зубчатой рейке не генерируется изгибающее усилие.
ВниманиеШарикоподшипник чувствителен к осевым ударным нагрузкам. При работах с передней подвеской или тормозом переднего колеса избегайте резких толчков (например, вызванных ударами молота по диску тормоза или ступице колеса).
Входные и выходные сигналы высокоскоростная сеть блоков управления (HS-CAN)
Входные сигналы модуля EPS:
- Скорость
- Сигналы задних датчиков скорости вращения колеса
- Состояние двигателя (включено или выключено зажигание, работает ли двигатель): Информация о состоянии двигателя передается на модуль из Karosseriesteuergerät. Модуль BCM не предоставляет никакой осмысленной информации в ответ на запрос о состоянии двигатели с PCM.
- Абсолютный угол поворота рулевого колеса от датчика угла поворота рулевого колеса – рулевая колонка
- Запрос на задействование EPS для активной парковки от модуля активной системы помощи при парковке
Выходные сигналы модуля EPS:
- Предупреждение на щиток приборов: Предупреждения передаются по шине HS-CAN на модуль BCM (шлюз). Модуль BCM преобразует сообщение, переданное по шине HS-CAN, в сообщение формата шины MS-CAN и передает его на приборный щиток.
- Угол поворота рулевого колеса к модулю активной системы помощи при парковке
Диагностика
Модуль EPS подключен к шине HS-CAN. Диагностику можно провести с помощью диагностического инструмента.
Двигатель – Elektrische Servolenkung
1 Двигатель – Elektrische Servolenkung 2 Корпус – привод – усилитель рулевого привода
Электродвигатель закреплен на корпусе усилителя рулевого привода.
Конструкция/работа
Двигатель EPS — это бесщеточный электродвигатель с одним статором и тремя фазами, которые подключены по схеме звезды.
Ротор представляет собой постоянный магнит. Угловое положение ротора регистрируется в общей сложности тремя датчиками Холла и передается в модуль EPS.
Из этого углового положения модуль рассчитывает управляющий ток для каждой обмотки статора. Таким образом равномерно и плавно достигается поддерживающий крутящий момент.
Датчик крутящего момента рулевого управления
1 Первичный вал с встроенным торсионом 2 Блок датчика крутящего момента рулевого управления 3 Корпус датчика крутящего момента рулевого управления 4 Выходной вал 5 Крышка 6 Электронная плата датчика крутящего момента рулевого колеса 7 Часовая пружина датчика крутящего момента рулевого управления 8 Держатель статора датчика крутящего момента рулевого управления 9 Статор датчика крутящего момента рулевого управления 10 Ротор датчика крутящего момента рулевого управления
Первичный вал датчика крутящего момента рулевого колеса соединен с универсальным шарниром промежуточного вала.
Выходной вал своей нижней частью входит в зацепление с зубчатой рейкой рулевого механизма.
Датчик крутящего момента рулевого колеса работает по принципу индукции.
Следующие элементы датчика крутящего момента рулевого управления вращаются вместе с входным/ выходным валом:
- держатель статора датчика крутящего момента рулевого управления,
- статор датчика крутящего момента рулевого управления,
- ротор датчика крутящего момента рулевого управления.
По этой причине напряжение на датчик крутящего момента рулевого управления подается через часовую пружину.
Назначение/работа
При повороте рулевого колеса торсион обеспечивает относительное перемещение входного и выходного валов.
Величина относительного перемещения от того, как сильно торсион изогнут между входным и выходным валами. Степень скручивания, в свою очередь, зависит от сопротивления трения между поверхностью дороги и шинами.
Пример:
- Если автомобиль движется со скоростью около 100 км/ч, крутящий момент рулевого управления (момент сопротивления повороту) незначителен. Таким образом, при повороте рулевого колеса относительное перемещение между входным и выходным валами является незначительным. Датчик крутящего момента рулевого управления регистрирует лишь существенно большее относительное перемещение.
- При неподвижном автомобиле крутящий момент рулевого управления высокий. Таким образом, при повороте рулевого колеса относительное перемещение между входным и выходным валами соответственно выше. Датчик крутящего момента рулевого управления регистрирует лишь незначительное относительное перемещение.
Модуль — Elektrische Servolenkung
1 Штекер 1 2 Штекер 2 3 Штекер 3
Электрический разъем
Модуль оснащен тремя штекерами. цепи и сигналы сгруппированы в штекерах следующим образом:
- Штекер 1: Шина HS-CAN и состояние зажигания
- Штекер 2: Входные сигналы от датчика крутящего момента рулевого управления Внимание: Расстыковывать этот разъем запрещено. Отсоединение этого разъема может привести к повреждению штекера и разъема электропроводки. Повреждения штекерных разъемов не всегда можно отремонтировать, поэтому, вероятно, потребуется полностью заменить модуль EPS.
- Штекер 3: Электропитание
Назначение/работа
Модуль EPS, используя основные входные параметры датчика крутящего моментарулевого управления и скорость автомобиля, рассчитывает необходимое усиление рулевого управления.
Датчик крутящего момента рулевого управления подключен по кабелю непосредственно к модулю EPS.
Дополнительной входной величиной является состояние двигателя. Эта информация показывает, доступен ли усилитель рулевого привода или нет. Существуют следующие возможности:
- Автомобиль стоит, зажигание ВЫКЛ: усиление рулевого привода отсутствует
- Автомобиль стоит, зажигание ВКЛ: усиление рулевого привода отсутствует
- Автомобиль движется, зажигание выключено: усиление рулевого привода сохраняется, пока скорость движения будет не ниже трех км/ч.
- Автомобиль движется, двигатель заглох (зажигание включено): усиление рулевого привода сохраняется, пока скорость движения будет не ниже трех км/ч.
Функция коррекции прямолинейного движения
Функция коррекции прямолинейного движения компенсирует боковой снос автомобиля с помощью модуля EPS.
Функционирование:
- При движении по прямой снос автомобиля сначала корректируется водителем путем поворота рулевого колеса в противоположную сторону.
- Система распознает вращение рулевого колеса в противоположную сторону, начиная со скорости 60 км/ч. Начиная с этой скорости движения, момент вращения рулевого колеса в сторону, противоположную заносу автомобиля, определяется датчиком крутящего момента рулевого колеса, и запускается процесс программирования.
- На основании сигнала датчика крутящего момента рулевого управления модуль EPS вычисляет управляющий ток для электродвигателя EPS. За счет этого модуль EPS осуществляет целенаправленное управление двигателем EPS. Коррекция прямолинейного движения осуществляется теперь с помощью модуля EPS.
- Полный процесс программирования длится от 20 до 40 минут. В течение этого времени снос автомобиля уже корректируется в определенной степени.
Условия для активации процесса обучения:
- скорость движения выше 60 км/ч,
- датчик крутящего момента рулевого управления работает в пределах пороговых значений,
- Определяется центральное положение рулевого управления.
После завершения процесса программирования снос автомобиля практически полностью корректируется с помощью модуля EPS. Корректировка сноса осуществляется при скорости движения выше 30 км/ч. Теперь, даже если водитель полностью отпустит рулевое колесо, автомобиль останется точно на своей полосе движения. При снижении скорости движения от 30 км/ч до 6 км/ч усилие поддержки сокращается по отношению к сносу автомобиля в сторону.
ПримечаниеФункция коррекции прямолинейного движения ограничена определенным диапазоном. Если в системе требуется слишком высокий момент сопротивления повороту для корректировки прямолинейного движения, то устанавливается код ошибки и функция корректировки прямолинейного движения ограничится максимально допустимым значением.
Скорость движения и датчики скорости вращения колеса
Данные о скорости автомобиля (определяемые с помощью сигналов датчиков скорости передних колес) передаются в EPS с модуля поддержания устойчивости по шине HS-CAN.
Кроме того, модуль EPS считывает данные о скорости задних колес по шине HS-CAN. С помощью этих сигналов модуль EPS проверяет достоверность сигнала, поступающего с датчика вращения рулевого колеса рулевой колонки.
Пример:
- Вращающийся на 360° встроенный датчик вращения рулевого колеса, таким образом, определяется модулем EPS и задает Сообщение об ошибке. В этом случае деактивируются некоторые функции, например: Поддержка возврата рулевого управления, функция корректировки прямолинейного движения по инерции, активная система помощи при парковке
- Кроме того, конечные положения рулевого колеса при повороте до упора ощущаются жестко. Это означает отсутствие целенаправленного сокращения управляющего тока при достижении конечных положений рулевого колеса.
Неисправность системы
В случае определенных неисправностей системы отображается соответствующее текстовое сообщение на дисплее щитка приборов.
В зависимости от неисправности усилитель рулевого управления
- продолжает действовать или
- усилие, которое он развивает, строго ограничивается (примерно тем же значением, что и при скорости 100 км/ч) или
- его использование полностью запрещается.
Модуль EPS не получает сигнал о скорости движения:
- В этом случае модуль опирается на постоянную скорость движения 100 км/ч. Это особенно заметно по повышенному усилию на ободе рулевого колеса в случае, если автомобиль стоит или движется с низкой скоростью.
ПримечаниеПри перегреве рулевого привода также происходит сокращение или запрет усиления рулевого привода. Однако, это не отображается в текстовом сообщении или в виде Сообщение об ошибке. Дополнительную информацию Вы найдете в раздела "Защита от перегревания".
Повреждение/коррозия рулевого управления
Поврежденная или корродировавшая шариковая гайка может привести к повышенному трению в рулевом управлении.
При электрическом усилении рулевого колеса это для водителя сначала незаметно.
Начиная с определенного порогового значения, генерируется Сообщение об ошибке и на щитке инструментов отображается соответствующее текстовое сообщение. Для этого цикла движения усиление рулевого привода остается постоянным.
После следующего запуска двигателя, то есть в следующем цикле движения, усиление рулевого привода больше не осуществляется.
ПримечаниеОтсутствие усиления рулевого колеса в сочетании с корродировавшей/поврежденной шариковой гайкой может привести к "тугому" рулю! Коррозия/повреждение ведет к неприемлемым шумам в рулевом управлении и к последующему отказу усиления рулевого привода на ранней стадии.
Причина затруднения хода:
- Для обеспечения оптимальной работы двигателя в модуле EPS используется шариковая гайка с малым подъемом над основанием.
- Кроме того, допуск шариковой гайки составляет примерно 5 мкм. Поэтому она является очень чувствительной к загрязнениям и коррозии.
- Например, загрязнения и влага вследствие поврежденного пыльника рулевой рейки могут попасть в шариковую гайку.
- В рамках интервалов между техническим обслуживанием необходимо проверять состояние пыльника рулевой рейки.
Система распознает рулевое управление с тяжелым ходом через нормальные корректировки угла поворота рулевого колеса. Датчик крутящего момента рулевого колеса регистрирует повышенный крутящий момент рулевого колеса.
ПримечаниеПеред заменой Elektrische Servolenkung сначала необходимо исключить все возможные причины, которые могут привести к затруднению хода рулевого управления. Это могут быть, например, шарниры независимой подвески с затрудненным ходом на поперечных рычагах или шарниры равных угловых скоростей с затрудненным ходом.
ПримечаниеПри диагностике необходимо соблюдать соответствующие указания.
Рекомендации по проведению технического обслуживания
ВниманиеВ экстремальном случае двигатель Elektrische Servolenkung может достигать очень высоких температур. Перед проведением работ по техническому обслуживанию необходимо выдержать соответствующее время перед началом ремонтных работ на Elektrische Servolenkung.
Тепловое отключение
В модуле EPS находится чувствительный элемент датчика температуры и используется алгоритм расчета температуры.
При достижении заданной температуры усиление рулевого управления постоянно уменьшается с помощью двигателя модуля EPS.
Перегрев мог произойти, например, если на стоящем автомобиле рулевое управление постоянно перемещается от упора до упора. В этом рабочем режиме двигатель EPS потребляет максимальную мощность. Возникает пиковый ток от 80 до 90 А.
Функция EPS возвращается в нормальный режим работы после того, как модуль EPS остынет.
Определение нейтрального положения рулевого колеса
Модуль EPS при каждом включении зажигания получает абсолютное значение угла поворота рулевого колеса, которое передается с датчика вращения рулевого колеса на рулевой колонке. Эти входные значения сообщают модулю EPS данные об абсолютном положении рулевого колеса.
Допусками в узлах (например, в рулевой колонке, рулевой механизм, элементы передней подвески) выявляется смещение между заданным абсолютным положением рулевого колеса от датчика и действительным положением рулевого колеса.
С помощью модуля EPS осуществляется компенсация абсолютного нейтрального положения рулевого колеса.
Компенсация происходит во время движения по прямой. Запомненные параметры сохраняются в модуле.
Благодаря такой точной настройке после различных сервисных работ, которые оказывают воздействие на нейтральное положение рабочего колеса, необходимо с помощью диагностического инструмента снова задать компенсационное значение нейтрального положения рабочего колеса. Сервисные работы - это, например:
- Замена рулевой колонки, датчика угла поворота рулевого колеса, заднего моста или
- регулировка схождения.
ПримечаниеПоследняя сохраненная точная настройка (запомненное смещение) нейтрального положения рулевого колеса после каждого включения зажигания корректирует заданный показатель датчика угла поворота рулевого колеса. При этом не имеет значения, на сколько градусов было повернуто рулевое колесо при выключенном зажигании. Даже после отключения батареи изученное смещение будет сохранено в модуле Elektrische Servolenkung. Опорное значение является приблизительным входным сигналом датчика угла поворота рулевого колеса. При этом изучение нейтрального положения рулевого колеса после отключения батареи не обязательно.
Минимальное напряжение
Минимальное напряжения для работы функции EPS составляет 10,8 В. Если напряжение ниже, функция EPS не активна.
Функция коррекции прямолинейного движения
После проведения ремонтных работ на переднем мосту, когда оказывается влияние на работу функции коррекции прямолинейного движения автомобиля, необходимо провести следующие мероприятия с использованием диагностического инструмента:
- Сообщение об ошибке удалить из памяти неисправностей (при наличии) и
- сбросить значения компенсации функции прямолинейного движения автомобиля по инерции.
- Сброс значений компенсации нейтрального положения рулевого колеса.
ВниманиеСброс значений корректировки очень важен! В противном случае система будет пытаться компенсировать снос автомобиля в сторону.