Калибровка датчика угла поворота руля.

Принцип работы

Принцип действия рулевого управления достаточно прост и базируется на правилах работы рычагов и передаточных механизмов. Рулевое колесо крепится на верхнюю часть вала и жестко закрепляется на нем. На нижней части вала так же жестко закрепляется шестерня. В результате вращение руля усилие и угол поворота точно передается на нижнюю часть вала, заставляя таким же образом проворачиваться и шестерню.

Шестерня через пазы, соответствующие ее зубцам, соединена с металлической рулевой рейкой. Поэтому данные механизмы рулевого управления называются реечными. С помощью болтов или резьбового соединения на рейке закрепляются рулевые тяги, представляющие собой прочные цельнометаллические валы.

На тяги наворачивается важнейший элемент, от которого зависит работа рулевого управления автомобиля – рулевые наконечники. В них установлены рулевые пальцы, которые вставляются в рычаги поворотных кулаков, закрепляясь гайкой.

В поворотные кулаки вставляются колесные ступицы, тормозные диски и управляющие колеса автомобиля. Таким образом, усилие от руля через систему рычагов передается для их поворота на нужный угол.

Особенности конструкции, обеспечивающие долговечность и безопасность работы

Чтобы исключить попадание влаги и грязи, механизм рулевой рейки и шестерни закрывается кожухом. Это позволяет избежать неисправности рулевого управления, связанной с преждевременным износом этого узла, который подвергается повышенным нагрузкам. Для его герметизации дополнительно устанавливают резиновые пыльники. Чтобы облегчить управление автомобилем, на рулевой механизм дополнительно может ставиться гидравлический или электрический усилитель.

Важная деталь системы управления — рулевой наконечник, состоящий из рулевого пальца, укрепленного между верхним и нижним вкладышем. Чтобы они обжимали палец, в верхней части наконечника устанавливается пружина и конструкция плотно затягивается. Для защиты от пыли и влаги на наконечник устанавливают резиновый пыльник.

Сам палец затягивается в рычаг поворотного кулака специальной корончатой гайкой, чтобы она была зафиксирована на пальце. Гайка сначала затягивается, потом одна из прорезей короны совмещается с отверстием на пальце и шплинтуется. В некоторых моделях вместо этой системы используются самоконтрящиеся гайки.

Такая конструкция позволяет передавать усилие с рулевого колеса на механизм синхронно. Но в результате эксплуатации, сильных динамических ударов и стандартного износа, вкладыши разбиваются пальцем, и появляется люфт рулевого управления. Это приводит к тому, что усилие с рулевого колеса передается с запаздыванием, не синхронно.

При длительной эксплуатации это явление проявляется на обоих наконечниках и реечном соединении, это называется суммарный люфт в рулевом управлении. Определить его можно по величине свободного хода руля, когда он поворачивается, а усилие на управляющие колеса не передается. Большой суммарный люфт говорит о сильном износе рулевого управления и необходимости его ремонта.

Важным моментом ухода за рулевым управлением является отслеживание цельности резиновых пыльников. Попадание пыли и грязи в защищаемые ними элементы приводит к их быстрому износу. Их своевременная замена позволяет избежать дорогостоящего ремонта.

В автомобилях рулевой вал не является цельной конструкцией, он состоит из трех частей – вал рулевого колеса, рулевого механизма и карданной передачи. Такая конструкция позволяет регулировать руль по высоте. Для фиксации настроек используется специальный фиксатор.

Устройство и принцип работы системы AFS

. Конструкция достаточно простая и отличается неплохим КПД передачи крутящего момента руля (устанавливают на авто с независимой подвеской). Основой служит рулевая рейки с шестерней, сама же шестерня устанавливается на вал и постоянно находится в сцеплении с рейкой.

Вращая руль, рейка за счет шестеренки перемещается в горизонтальном положении влево или вправо. Тяги, прикрепленные к рейке, так же перемещаются в соответствии с поворотом руля, тем самым передавая усилия на колеса и поворачивая их по сторонам. Основные плюсы в самом строении, меньше тяг и шарниров, компактность, невысокая цена обслуживания, простота конструкции и надежность. Есть и минусы, редуктор такого механизма весьма чувствительный к неровностям на дороге, за чет чего любой удар колеса передается на руль.

Второй вид механизма –

. Считается самым старым видом среди существующих вариантов. Чаще всего встречается на классических, отечественных автомобилях, а так же на машинах с повышенной проходимостью. Как правило, подвеска таких автомобилей зависимая. От предыдущего вида червячный механизм отличается наличием червячного ролика, вместо шестерни, картера, а так же рулевой сошки.

Последний из видов рулевого управления –

. В отличие от двух предыдущих видов, механизм соединяется с помощью гайки и шариков специального винта. Как показывает практика, износ такого механизма минимальный, а детали ломаются очень редко.

Чаще всего винтовой механизм применяют на грузовых автомобилях, автобусах и легковых автомобилях представительского класса с повышенным комфортом и безопасностью. По принципу работы винтовой подвид работает так же, как и червячный, передавая момент прокручивания руля через червячную передачу.

Соответственно с зашитой логикой и программой блоки управления создают управление исполнительными механизмами как сервопривод рулевого механизма, сервопривод колес и электромагнитное сцепление возле руля. Рассмотрим механизмы и их назначение по отдельности. Благодаря сервоприводу рулевого механизма колеса повернутся на определенный угол, как правило, на каждое колесо инженеры установили свой сервопривод.

Для симуляции реальности поворота руля с усилием используется сервопривод руля, создается ощущения скольжения колес по дороге. Одним из важных элементов безопасности является электромагнитное сцепление. Во время подачи электроэнергии сцепление будет в разомкнутом состоянии, а рулевое управление будет проходить по проводам.

Принцип работы не такой то и сложный, когда водитель начинает вращать руль, датчик поворота руля считывает угол изменения положения и передает информацию на блоки управления. Далее идут расчеты, насколько нужно повернуть передние колеса. Таким образом, сервопривод перемещает рулевую рейку и обеспечивает поворот колес в соответствии с рассчитанным углом.

В это же время, рассчитав угол поворота, блок управления посылает обратно на сервопривод руля сигнал и имитирует усилие поворота колес. Как видим принцип работы механизма не сложный, но все же требует большой точности механизмов и их согласованности. Кроме этого стоит следить за исправностью всего механизма.

Самая главная функций эпициклической шестерни — изменение передаточного отношение, которое может достигать 1:10 при максимальной скорости вращения в определенном направлении. При этом руль становится острым, а углы поворота влево и вправо до упора уменьшаются, благодаря чему достигается больший комфорт в управлении.

При росте скорости движения, электродвигатель вращается медленней и передаточное отношение рулевого механизма уменьшается. В конечном итоге, электродвигатель прекращает свое вращение, это происходит на скорости в 180-200 км/ч, а усилие от рулевого колеса передает напрямую на рулевой механизм.

Если вдруг при повороте, будет зафиксирована избыточная поворачеваемость (потеря сцепления задних колес с поверхностью), то система динамической стабилизации DSC автоматически корректирует углы повороты передних колес. Также система стабилизирует движения автомобиля на скользкой дороге или при торможении.

Дальнейшее включение электромотора осуществляется с набором скорости, при этом его ротор вращается в обратную сторону. Величина передаточного числа равняется 1:20, многократно снижается острота руля и возрастает величина его оборотов, что позволяет в разы увеличить управляемость транспортным средством во время езды при высоком скоростном режиме.

Напоследок отметим, что система AFS постоянно находится в рабочем состоянии. Отключить ее невозможно.

Режимы работы

Теперь по поводу режимов работы. Дело в том, что при разных условиях движения необходимо создание конкретного усилия. Также некоторые из режимов направлены на повышение комфортабельности.

Основными из режимов работы ЭУР можно отметить:

Парковка;
Движение на высокой скорости;
Подруливание;
Возврат колес в среднее положение.

Парковка автомобиля отличается надобностью поворота колес на большие углы, при этом с минимальной скоростью движения, а то и вовсе стоя на месте. Поэтому усилие на руле при парковке – значительное. Чтобы компенсировать ЭУР начинает работать в условиях создания максимального усилия.

А вот при движении на высокой скорости для обеспечения хорошей информативности, чтобы водитель не потерял чувства дороги, при маневрах ЭУР практически не задействуется или же создает малые усилия.

Интересным является режим подруливания. Условия движения авто могут быть самыми разными – дорога со скосом в одну сторону, воздействие сторонних факторов (боковой ветер, разное давление в колесах). Все они приводят к тому, что авто «уводит» в какую-либо из сторон. Режим же подруливания обеспечивает прямолинейное движение авто, причем делает ЭУР это без какого-либо участия со стороны водителя.

Существует и режим возврата колес в среднее положение, когда снижается усилие на рулевом колесе. Это происходит при завершении поворота, когда водитель «отпускает руль», блок управления по средствам датчиков рассчитывает необходимый момент и возвращает колеса в среднее положение за счет электроусилителя.

Описанные режимы работы в ЭУР включаются автоматически (благодаря информации от дополнительных датчиков). Но этот усилитель также позволяет водителю устанавливать свои определенные режимы – «Спорт», «Норма», «Комфорт».

Разница между режимами сводится к изменению реакции ЭУР на условия движения. К примеру, в режиме «Спорт» обеспечивается большая информативность (руль более «тяжелый»), а при «Комфорте» создает больше усилия, обеспечивая удобство управления авто. «Норма» же является средним положением, при котором, на малых скоростях ЭУР работает по максимуму, а на высоких – создает минимальное усилие.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ В ГОРОДСКОМ РЕЖИМЕ

Когда водитель большую часть времени ездит в городе, будет удобнее, если после поворота руль самостоятельно будет возвращаться в прямое положение. Так называемый активный возврат колес значительно упрощает вождение при интенсивном маневрировании. Если же предстоит длительное движение по прямой, то здесь поможет функция стабилизации. Она может автоматически поддерживать колеса в прямом положении – это актуально при неправильном развале-схождении колес или боковом ветре.

Нередко в электрических усилителях, специально созданных для переднеприводных автомобилей, предусмотрена программа, которая компенсирует увод машины, если были установлены приводные валы разной длины. В современных машинах электрика вовсе работает независимо от водителя – сама подруливает и возвращает колеса, помогает правильно парковаться.

Электрогидроусилитель руля рабочие параметры насоса:

Допустимый зазор между составляющими частями — 0,005-0,001 мм. Отклонение от допустимого значения влечет за собой падение давления жидкости на холостом ходу и как следствие ощущение тугого руля и визг на поворотах. В зависимости от автомобиля рабочее давление — 150 Бар При эксплуатации ЭГУ руля возможны неисправности, при которых его эксплуатация невозможна. При включении зажигания блок управления производит тестирование электрической части. Если при этом обнаруживается неисправность, то происходит отключение ЭУР. При неисправности же насоса отключение не происходит, а ЭУР может работать частично, так как давление будет недостаточным.

Калибровка модуля управления рулевым управлением с сервоусилителем

Предупреждение: Неточно установленный или неотцентрированный датчик углового положения рулевого колеса может ограничить работу электрической системы рулевого управления с сервоусилителем (EPS) и привести к личной травме.

После выполнения некоторых работ по техническому обслуживанию может потребоваться провести центрирование датчика углового положения рулевого колеса и обучение программы определения крайнего положения. В число этих работ входят следующие:

•	Замена датчика углового положения рулевого колеса

•	Замена рулевого механизма

•	Замена электродвигателя сервоусилителя рулевого управления

•	Замена рулевой колонки

•	Замена внутренней поперечной рулевой тяги

•	Замена внешней поперечной рулевой тяги системы рулевых тяг

Примечание: Перед программным обучением крайнего положения необходимо провести центрирование датчика углового положения рулевого колеса.

Центрирование датчика угла поворота рулевого вала

Порядок центрирования внешнего датчика углового положения рулевого колеса (системы курсовой устойчивости) см. в Центрирование датчика угла поворота рулевого вала . Для центрирования внутреннего датчика углового положения рулевого колеса (без системы курсовой устойчивости) необходимо выполнить следующие действия:

Состояния: Проверить и отрегулировать углы установки передних колес, включить двигатель, скорость автомобиля равно 0 км/ч (0 миль/ч), внутренний датчик углового положения рулевого колеса активирован.

С помощью рулевого колеса установите передние колеса автомобиля в положение для прямолинейного движения.
С помощью диагностического прибора выполнить процедуру «Функции конфигурирования/сброса, центрирование датчика угла поворота рулевого колеса».
Медленно повернуть рулевое колесо из центрального положения влево на 90°.
Медленно вернуть рулевое колесо в центральное положение, затем также медленно повернуть его вправо на 90°.
Медленно вернуть рулевое колесо в центральное положение.
Еще раз повторить описанные операции с рулевым колесом.
Процедура центрирования завершена.

Программное обучение крайнего положения

Для программного обучения крайнего положения необходимо выполнить следующие действия:

Состояния: После измерения и регулировки переднего моста при скорости автомобиля 0 км/ч (0 миль/ч) выполняется калибровка внутреннего датчика углового положения рулевого колеса или же внешний датчик углового положения рулевого колеса отсылает достоверный сигнал CAN.

С помощью диагностического прибора выполнить процедуру «Функции конфигурирования/сброса, сброс программных упоров рулевого механизма», выполняя указания, выводимые на экран.
С помощью диагностического прибора выполнить процедуру «Функции конфигурирования/сброса, получение данных о программных упорах рулевого механизма», выполняя указания, выводимые на экран.
Процедура программного обучения крайних положений завершена.

Техническая информация о датчике

Датчик угла поворота руля – элемент ЭУРа (ЭГУРа), который определяет положение руля в диапазоне 720⁰ в каждую сторону. Чаще всего датчик стоит на рулевой электро колонке под рулем, реже – на валу распределителя рулевой рейки или над травмобезопасным валом колонки.

Датчик угла поворота руля для Mercedes-Benz E-Class

Что измеряет датчик:

угол поворота руля;
направление поворота;
угловую скорость.

Датчик связан с блоком управления электроусилителя, который, исходя из полученных данных, корректирует работу электромотора усилителя. Исправный датчик гарантирует высокую точностью работы электроусилителя.

Помимо ЭУРа и ЭГУРа, датчик угла поворота руля может быть связан с системами:

курсовой устойчивости;
адаптивного круиз-контроля;
помощи движения в полосе;
адаптивного освещения;
активного рулевого управления;
активной подвески.

Существует три вида датчиков угла поворота руля, которые отличаются по принципам работы и конструкции:

потенциометрические;
оптические;
магниторезистивные.

Каталог рулевых колонок с EPS (электроусилителем руля)

Потенциометрический датчик относится к группе контактных датчиков. Узел состоит из двух потенциометров, которые установлены на рулевой колонке. Чтобы потенциометры правильно измеряли относительные и абсолютные углы поворотов руля, один из потенциометров смещен относительно второго на 90⁰.

Как работает такой датчик? Все очень просто – чем больше угол поворота руля, тем выше сопротивление на потенциометре. Сопротивление растет пропорционально углу поворота.

Главное преимущество потенциометрического датчика – простая конструкция, а главный недостаток – низкая надежность. В современных автомобилях данный вид датчиков встречается крайне редко.

Оптический датчик – более совершенный вариант сенсорного устройства. Узел состоит из кодирующего диска, светодиодов, фоторезисторов и блока определения полных оборотов вращения.

Оптический датчик угла поворота руля

Кодирующий диск прикреплен к валу рулевой колонки и состоит из внутреннего и внешнего сегментных колец. На внутреннем кольце равномерно расположены несколько отверстий, а на внешнем кольце отверстия расположены неравномерно. Устройство внутреннего сегментного кольца позволяет определить угол поворота руля, а с помощью внешнего кольца датчик определяет направление поворота руля.

Между кольцами стоят светодиоды, а с наружной части колец установлены фоторезисторы. Количество источников света и фоторезисторов зависит от модели датчика.

Как работает оптический датчик :

когда водитель поворачивает руль, свет от светодиодов попадает на фоторезисторы и в электрической цепи генерируется напряжение;
электронный блок управления считывает данные по импульсам напряжения и рассчитывает угол и направления поворота руля.

Оптические датчики встречаются чаще, чем потенциометрические.

В большинстве современных электроусилителей используют магниторезистивные датчики. Магниторезистивный датчик измеряет угол и направления поворота руля, а также определяет угловую скорость, с которой вы поворачиваете руль. Поэтому блок управления более точно определяет и задает скорость работы электромотора усилителя.

Конструкция магниторезистивного датчика:

корпус;
магниторезисторы;
подвижные магниты.

Центральные элементы датчика – гигантские магниторезисторы (GMR) или их аналоги, анизотропные магниторезисторы (AMR). Подвижные магниты вращаются за счет зубчатой передачи, причем каждое следующее приводное колесо имеет зубьев на один больше, чем предыдущее.

Магниторезистивный датчик угла поворота руля

Как работает магниторезистивный датчик? ля каждого положения руля существует определенное положение подвижных магнитов. Магниторезисторы определяют положение магнитов, после чего блок управления на основании полученных данных рассчитывает угол, направление и угловую скорость поворота руля.

Магниторезистивные датчики самые современные и надежные из всех описанных.

Причины и признаки неисправностей датчика

Датчик угла поворота — электромеханический узел. Соответственно, его слабые места — металлические элементы и проводка. Например, если лопнул защитный пыльник на валу распределителя, вал начнет ржаветь и если вовремя не устранить проблему, коррозия постепенно доберется и до датчика. Также если датчик стоит на рулевой рейке и на него попала влага и грязь, элементы электрической цепи могут выйти из строя и датчик перестанет работать или будет неправильно определять угол, направления и скорость поворота руля.

Схемы рулевого управления

Существует 3 схемы установки электроусилителя. В независимости от схемы общая конструкция электромеханического усилителя состоит из электродвигателя, механической передачи, двух датчиков и двух шестерней или параллельного привода.

ЭУР устанавливается на рулевую колонку. Это самый компактный вариант, при котором для поворота руля не требуется больших усилий. Сам электромотор и механическая передача помещаются под рулевым колесом. Огромным плюсом является нахождение в салоне, а не под капотом, тут устройство защищено от пыли и грязи, а это в свою очередь продлевает срок службы. Так же в случае выхода из строя устройства, Вам будет легко разобраться в принципе установки и поменять его своими руками, что сэкономит деньги. Данный вид крепления усилителя используют преимущественно на малом классе авто.
Установка на рулевую рейку. Так устанавливают усилитель преимущественно на микроавтобусы и внедорожники. Здесь требуется уже больше усилия, которое передается через шестерню. Ведь чем больше автомобиль, тем больше он весит и тем большее усилие нужно для поворота.
Устанавка на шариковинтовой механизм, где через ременную передачу усилие от электродвигателя передается на рейку. Данный способ обеспечивает наибольшее усилие электродвигателя при повороте. Так устанавливают электроусилитель руля на тягачи и автобусы.

Какой бы не был механизм установки электроусилителя руля, бывают сбои в блоке управление, при выходе из строя, он не блокирует поворот руля. И автомобиль можно спокойно отогнать в сервис, где его поменяют или отрегулируют.

Блок управления на основе всех этих данных рассчитывает необходимую величину и полярность подаваемого на электродвигатель напряжения. Электродвигатель в свою очередь посредством механической шестерёнчатой передачи (сервомеханизма) создает дополнительное усилие, облегчающее управление передними колесами. Это усилие может прикладываться как к рулевому валу, так и непосредственно к рулевой рейке. Конкретное устройство ЭУР также во многом зависит от класса машины.

В автомобилях малого класса, где не требуется прикладывать большие усилия к рулевому колесу, оно имеет небольшие размеры и устанавливается непосредственно на рулевую колонку. При этом, находясь практически в салоне авто, оно защищено от пыли, грязи и влаги, что положительно сказывается на сроке службы этого устройства.

В авто среднего класса используется другое размещение – непосредственно на рулевой рейке, на которую воздействует шестерёнка, создавая дополнительное вспомогательное усилие.

Автомобили класса микроавтобусов и внедорожников из-за своего большого веса нуждаются в значительном дополнительном усилии. Поэтому их устройство несколько иное. В основном этом параллельноосевая конструкция, использующая зубчато-ременную передачу и механизм «винт-гайка на циркулирующих шариках». И, конечно, в случае поломки ЭУР управляемость автомобилем сохранится. Только делать это будет значительно тяжелее.

Диагностика

Для проверки усилителя в авто нужно демонтировать пластмассовую накладку на рулевой колонке, для этого открутите болты, фиксирующие ее снизу.

Затем вам нужно будет добраться до 8-контактного штекера, его распиновка следующая:

контакт голубого цвета подключается к замку зажигания, это питание 12 вольт;
контакт красно-коричневого цвета — это кабель подключения к тахометру;
серый контакт идет на контроллер скорости авто;
бело-розовый провод — контрольный индикатор усилителя;
черно-желтый контакт — это диагностическая линия;
следующий контакт пустой, провод к нему не подключен;
контакт коричневого цвета — это масса;
пустой.

Более точные результаты позволит получить проверка усилителя с помощью сканера. Но поскольку такое оборудование обычно можно найти только на СТО, можно попытаться проверить работу системы скрепкой.

Для проверки нужно сделать следующее:

Сначала отключается зажигание.
Затем, используя скрепку, необходимо замкнуть контакты под номерами 6 и 7 данного штекера, при этом сам штекер демонтировать не обязательно.
Далее, зажигание нужно включить.
Выполнив эти действия, индикатор поломки ЭУР, расположенный в приборной панели, начнет мигать, по количеству морганий можно определить поломку системы (автор видео — Гоша Вахромеев).

Как по миганию значков индикатора понять, где искать причину:

один длинный сигнал и один короткий — электроусилитель исправен;
один длинный и два коротких — нет сигнала оборотов мотора;
один длинный и три коротких — вышел из строя или отсутствует питание контроллера момента;
один длинный и четыре коротких мигания — проблемы в работе электродвигателя ЭУР;
один длинный и пять коротких — вышел из строя контроллер положения рулевого вала;
один длинный и шесть коротких — вышел из строя контроллер положения ротора мотора;
один длинный и семь коротких — неполадки в работе электросети — напряжение либо слишком высокое, либо очень низкое;
один длинный и восемь коротких — вышел из строя управляющий модуль электроусилителя;
один длинный и девять коротких — поломка контроллера скорости.

Коды ошибок

с1044 — неверная последовательность датчика положения ротора (ДПР)

c1621 — не верное напряжение 5V

с1622 — отказ цепи сигнала скорости

c1011 — цепь сигнала оборотов двигателя автомобиля, отсутствие сигнала — сигнал с датчика хола (или штатного тахометра через ограничитель напряжения) разделить на 4 и подать на вход тахометра,

c1022 — ошибка, напряжение основного вывода датчика момента — возможно, что крышка вала перетерла изоляцию и средней, зеленый провод замыкает на массу

Полезные советы для начинающего водителя

Если вы не уверены в собственной технике – ничего в этом постыдного нет. Мастера становится не с первого дня, и даже недели. Зазорнее, когда незнающий человек, полностью уверенный в правоте своих действия и не может справиться с собственным транспортным средством и представляет угрозу для окружающих автомобилистов.

Для того чтобы понять, как правильно крутить руль автомобиля, и научиться выполнять перехваты и повороты при различных ситуациях, нужно помнить о простых и нетрудных правилах постановки рук. Кроме того, не будет лишним заучить последовательность и перестановку рук на рулевом колесе при подруливаниях и поворотах. Лучше всего это сделать на тренажерах, которые есть в любой автошколе, если вы не хотите подвергать свой автомобиль дополнительным рискам и повреждениям.

Следующим этапом вам потребуется постепенно свыкаться с применением приобретенных знаний на практике. Это лучше всего сделать на просторных участках и на минимальной скорости. В случае возникновения проблем, воспользуйтесь услугами профессионального инструктора, который сможет подкорректировать вашу технику заприметив возникающие погрешности.

Подводим итоги

ЭУР – высокотехнологичное устройство, призванное облегчить жизнь водителю. ЭУР не требует замены
ремня, масел и других манипуляций. До определенного времени. Внезапно электроусилитель
дает о себе знать. Хорошо, если просто пропало усиление, а не закусил руль или
машина сама ушла в сторону. Неисправность имеет разный характер, и чтобы
разобраться, нужна тщательная диагностика.

Но как мы
отметили ранее, производить манипуляции с оживлением ЭУР самому крайне сложно. Недостаточно
иметь дорогое оборудование – чтобы грамотно отремонтировать электроусилитель,
нужно иметь и инструменты, и знания, и опыт. От нас, водителей, требуется лишь
одно – вовремя заметить неисправность. Часто бывает, что при своевременном
обращении в сервис удается дешево устранить поломку, на раннем этапе.
Прислушивайтесь к своему автомобилю и выбирайте проверенных мастеров!