ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ РУЛЯ
STEERING WHEEL ELECTROMECHANICAL BOOSTER

Предлагаемое изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано в электромеханических системах рулевого управления автотранспортных средств (АТС) и самоходных машин (СМ).
Известен электромеханический усилитель руля - ЭМУР (Патент Российской Федерации 2159717 от 29.03.1999, B62D 6/04), содержащий корпус, в котором установлены ведущий и ведомый валы, соединенные торсионом, датчик крутящего момента на ведущем валу и червячная передача. Со стороны выходных концов валов корпус закрыт первой и второй крышками. Червячная передача состоит из червячного колеса, концентричного ведомому валу и жестко соединенного с ним, и многозаходного червяка, приводимого электродвигателем. Ведомый вал расположен в корпусе усилителя на подшипнике, своим внутренним концом охватывающим внутренний конец ведущего вала. Последний установлен посредством подшипника на торсионе, связывающем внутренний конец ведущего вала с выходным концом ведомого вала. Подшипник со стороны выходного конца ведущего вала размещен на второй крышке.
Однако указанный ЭМУР обладает рядом существенных недостатков. Наличие отдельно расположенного электродвигателя значительно сужает компоновочные возможности. Наличие редуктора приводит к появлению дополнительных люфтов в передаче, что существенно снижает динамические показатели, а также снижает безопасность управления из-за возможности заклинивания руля при отказе электродвигателя.
Кроме того, известен ЭМУР (свидетельство Российской Федерации на полезную модель №15325 от 10.10.2000, B62D 6/04), являющийся прототипом, содержащий корпус, в котором расположены два соосных, входной и выходной, вала, имеющих входной и выходной концы, электродвигатель, датчик вращающего момента с измерительными катушками, выполненный в виде торсиона, соединяющего входной и выходной валы и расположенного внутри полого ротора электродвигателя, и измерителя угла скручивания торсиона, содержащего неподвижный элемент, соединенный с корпусом, и два подвижных элемента, один из которых соединен с входным валом, а второй подвижный элемент соединен с одним торцом ротора электродвигателя, другой торец которого жестко соединен с выходным валом.
Однако в указанном устройстве измеряется только момент, приложенный к рулевому колесу, в соответствии с которым формируется требуемое управляющее воздействие на электродвигатель. Фактический момент, создаваемый электродвигателем, может отличаться от момента, требуемого для комфортного управления АТС и СМ. Также в ЭМУР из-за особенностей электродвигателя могут возникать низкочастотные паразитные пульсации момента, которые при использовании, например, синхронного двигателя могут достигать 5% от номинального значения. Использование датчика вращающего момента на основе торсиона усложняет конструкцию за счет введения дополнительных элементов, требующих высокой точности изготовления и необходимых для его работы (измеритель угла скручивания торсиона). Наличие указанных недостатков приводит к ухудшению точности управления АТС и СМ, дискомфорту для водителя и усложнению конструкции усилителя руля.
Задачей предлагаемого изобретения является создание электромеханического усилителя руля, обеспечивающего повышение точности и комфорта управления АТС и СМ при одновременном упрощении конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что в ЭМУР, содержащий корпус, внутри которого расположен вал, имеющий входной и выходной концы, электродвигатель, ротор которого жестко зафиксирован на упомянутом валу и датчик вращающего момента с измерительными катушками, расположенный на входном конце вала, введен второй датчик вращающего момента, идентичный первому и установленный на выходном конце вала.
Также в роторе электродвигателя с обоих торцов могут быть выполнены полости, в которых расположены вышеупомянутые катушки датчиков вращающего момента.
На чертеже приведена конструктивная схема предлагаемого устройства.
Предлагаемое устройство содержит корпус (1), внутри которого расположен вал, установленный в подшипниках (2) и (3), имеющий входной (4) и выходной (5) концы, электродвигатель, имеющий статор с обмотками (6) и ротор (7), жестко зафиксированный на упомянутом валу, датчики вращающего момента с измерительными катушками (8) и (9), расположенными в торцевых полостях упомянутого ротора (7) на входном (4) и выходном (5) концах вала соответственно.
Устройство работает следующим образом. При приложении вращающего момента к входному концу (4) вала измерительная катушка первого датчика вращающего момента (8) передает сигнал, пропорциональный приложенному моменту на задающий вход системы управления двигателем, вращающий момент которого, возникающий на роторе (7), складывается с входным моментом, передаваемым на выходной конец вала (5), где он измеряется измерительной катушкой второго датчика вращающего момента (9), выходной сигнал которого служит для замыкания обратной связи по моменту. Тем самым обеспечивается усиление приложенного вращающего момента и устранение низкочастотных пульсаций момента.
Таким образом, в предполагаемом ЭМУР отсутствует торсион, поэтому по сравнению с прототипом значительно упрощается конструкция, а за счет установки второго датчика вращающего момента обеспечивается обратная связь по моменту, тем самым достигается повышение точности и комфорта управления АТС и СМ.