Стенд для изучения характеристик электромеханического усилителя рулевого управления

Полезная модель относится к учебно-лабораторным стендам и может быть использована для изучения работы электромеханического усилителя рулевого управления.
Электромеханический усилитель рулевого управления установлен на большинстве легковых автомобилей (более 80%). В его основе лежит электромеханическая система, в которой в ходе эксплуатации могут возникать различные неисправности. Диагностика и знание ее устройства является очень важной проблемой. Актуальность электроусилителя рулевого управления в дальнейшем будет только увеличиваться благодаря развитию таких систем, как помощник парковки, автопилот и так далее.
Известен лабораторный стенд «Лабораторный стенд «Рулевое управление с электрическим усилителем ВАЗ 1118», выполненный в виде напольной рамной конструкции, представляющей совокупность взаимно функционирующих элементов кузова, передней подвески, ходовой части и рулевого управления с электроусилителем переднеприводного автомобиля марки ВАЗ.
Недостатком данного стенда является высокая стоимость, невозможность определения дефектов, а также большие габаритные размеры.
Известен стенд для испытаний электромеханического усилителя руля транспортного средства (RU 32265 U1), содержащий стол для установки испытуемого изделия, который через узлы стыковки связан с устройством нагружения, подвижная часть которого соединена со столом, отличающийся тем, что устройство нагружения снабжено валом, установленным в его опорах барабаном, на оси которого закреплен ролик с закрепленным на нем канатом, а нижняя часть стола снабжена подвеской с регулируемым грузом, соединенным через кронштейн с роликом и канатом.
Недостатком данного изобретения является ориентация на промышленное испытание, большие габаритные размеры, а также невозможность конкретизации дефектов.
Известен стенд-тренажер по определению неисправностей в системе управления двигателем (RU 96277 U1), содержащий приборы системы управления двигателем, отличающийся тем, что все приборы выведены на одну панель и присутствует система ввода неисправностей.
Недостатком данного изобретения является устаревшее аппаратное обеспечение, невозможность снятия показаний приборов, построения и анализа функциональных зависимостей, а также возможность использования только для систем управления двигателем.
К преимуществам разработанного стенда можно отнести закрепление знаний конструкции электромеханического усилителя рулевого управления, изучение методов обнаружения сымитированных дефектов, приобретение навыков определения характеристик встроенного датчика крутящего момента, изучение работы электроусилителя рулевого управления при различной скорости движения автомобиля.
Учебный стенд (фиг. 1), несущей конструкцией которого является рама, сваренная из профильной трубы и уголков, к которой прикручен электроусилитель рулевого управления, выступающий конец первичного вала которого сочленен с рукоятью стрелочного динамометрического ключа, на лицевой панели стенда расположены органы управления и индикаторы его работы, диагностический разъём и контрольная лампа Check Engine, позволяющие обнаружить и идентифицировать сымитированные неисправности электроусилителя.
На верхней панели стенда (фиг. 2) расположен электроусилитель рулевого управления (поз. 1). На лицевой панели стенда расположены: блок предохранителей для защиты электродвигателя от перегрузок (поз. 2); гнезда подключения генератора импульсов (поз. 3), имитирующего работу автомобиля; индикатор напряжения (поз. 4); клеммы подключения мультиметра (поз. 5); выключатель питания стенда (поз. 6); выключатель питания блока управления электроусилителя для имитации запуска двигателя (поз. 7); аварийный выключатель (поз. 8); контрольная лампа «Check Engine» (поз. 9); диагностический разъем для подключения внешнего диагностического устройства (поз. 10); индикатор скорости движения (поз. 11); регулятор скорости движения автомобиля (поз. 12); смотровое окно для наблюдения за динамометрическими показаниями (поз. 13).
Стенд для изучения характеристик электроусилителя рулевого управления функционирует следующим образом (фиг. 3). Подается питание к стенду путем соединения клемм с выводами внешней аккумуляторной батареи (12 В) с соблюдением полярности. Напряжение бортовой сети контролируется с помощью индикатора (фиг. 2, поз.4). Присоединяют к гнездам стенда (фиг. 2, поз.3) выводы внешнего генератора импульсов для имитации сигналов датчиков частоты вращения коленчатого вала и скорости автомобиля. После перевода выключателя (фиг. 2, поз.6) в положение «Вкл.» загорается контрольная лампа «Check Engine» (фиг. 2, поз.8), показывающая, что электромеханический усилитель готов к работе.
Для начала функционирования стенда с помощью тумблера (фиг. 2, поз.7) обеспечивают включение электроусилителя в работу, при этом лампа «Check Engine» должна погаснуть. Для исследования характеристик электроусилителя создают усилие на рукояти стрелочного динамометрического ключа, определяя величину момента по его шкале. Момент, развиваемый электроусилителем, определяют по шкале измерительного механизма. Графическое представление полученных зависимостей приведено на фиг. 4.
Для имитации неисправностей электроусилителя возможно отключение датчика скорости, датчика крутящего момента или колодки электродвигателя. При этом блоком управления электроусилителя формируются коды неисправностей и передаются на внешнее диагностическое устройство через диагностический разъем (фиг. 2, поз.10). Для отображения кодов неисправностей задействовано открытое программное обеспечение OpenDiag на платформе Android. Фрагмент экрана приложения приведен на фиг. 5.
Для исследования выходной характеристики датчика крутящего момента к клеммам лицевой панели стенда подключают мультиметр. Напряжение датчика зависит от развиваемого электроусилителем момента. Примерный вид зависимости приведен на фиг. 6.
Указанный технический результат достигается тем, что для закрепления знаний конструкции электромеханического усилителя рулевого управления стенд оснащен тумблерами, позволяющими управлять работой электроусилителя как на реальном автомобиле, индикаторами скорости и напряжения бортовой сети, а также стрелочным динамометрическим ключом для создания момента на входе электроусилителя, выполняющим роль рулевого колеса. Для изучения методов обнаружения сымитированных дефектов стенд оснащен диагностическим разъемом, установленным на лицевой панели, к которому подключается внешнее диагностическое устройство, считывающее информацию с блока управления электроусилителем и передающего коды неисправностей в свободно распространяемую программу OpenDiag на платформе Android.
Навыки определения характеристик встроенного датчика крутящего момента приобретаются в процессе графического построения зависимости напряжения на клеммах стенда от момента на выходе электроусилителя (определяемый с помощью динамометрической шкалы). Изучение работы электроусилителя рулевого управления при различной скорости движения автомобиля достигается путем подключения к гнездам генератора импульсов и построения графических зависимостей момента на рулевом колесе от момента, развиваемого электроусилителем для заданных скоростей движения автомобиля.
Фиг. 1 Общий вид стенда
Фиг. 2 Расположение элементов стенда
Фиг. 3 Подключение измерительной аппаратуры к стенду
Фиг. 4 Графики зависимости момента электроусилителя
Фиг. 5 Фрагмент экрана приложения
Фиг. 6 Характеристики датчика крутящего момента
Таким образом, учебный стенд для изучения характеристик электромеханического усилителя рулевого управления позволяет приобрести практические навыки исследования работы электромеханического усилителя рулевого управления, включая методы обнаружения сымитированных дефектов.