Главная  »  Рулевое управление » Электроусилитель рулевого управления » Датчик крутящего момента на рулевом колесе

Датчик крутящего момента на рулевом колесе

 


Датчик крутящего момента на рулевом колесе

В основу работы электрического усилителя рулевого управления положена величина крутящего момента на рулевом колесе. Чем больше усилие прикладывает водитель к рулевому колесу (создает крутящий момент), тем больше должно быть дополнительное усилие со стороны усилителя руля. Величину крутящего момента на рулевом колесе оценивает датчик крутящего момента. В ряде конструкций датчик крутящего момента объединен с датчиком угла поворота рулевого колеса.

Различают несколько конструкций датчиков крутящего момента на рулевом колесе, построенных на различных физических принципах: оптический, индуктивный, датчик Холла, магниторезистивный датчик. Все перечисленные виды датчиков бесконтактные измерительные устройства. Помимо физических принципов, датчики различаются быстротой и точностью измерения. Самым распространенным является датчик крутящего момента, построенный на эффекте Холла.

Схема датчика крутящего момента

Датчик крутящего момента встроен в рулевую колонку. На валу рулевой колонки установлен многополюсной магнит, имеющий несколько пар полюсов. На валу-шестерне имеется два статора с зубьями особой формы. Вал рулевой колонки и вал-шестерня связаны друг с другом торсионом - стержнем, обладающим крутильной жесткостью. Чувствительным элементом датчика крутящего момента является неподвижный датчик Холла, закрепленный на корпусе. Для повышения надежности измерений в конструкции датчика крутящего момента используется два датчика Холла, т.н. схема с резервной цепью.

Принцип действия датчика построен на измерении угла закручивания торсиона, который пропорционален крутящему моменту на рулевом колесе. В исходном положении (нейтральное положение рулевого управления) зубцы статоров расположены строго между полюсами магнитов, что соответствует минимальному сигналу датчика. При повороте рулевого колеса торсион закручивается. Соответственно многополюсный магнит поворачивается относительно статоров. Максимальный сигнал датчика достигается, когда зубья каждого из статоров встают напротив полюсов магнита. В этом положении создается максимальный магнитный поток, который фиксируется датчиками Холла. Все остальные положения датчика являются промежуточными.

Необходимо отметить, что угол закручивания торсиона очень небольшой, поэтому диапазон измерения датчика составляет 4-5° в каждую сторону. Датчик крутящего момента, построенный на эффекте Холла, позволяет добиться высокой точности измерения порядка 0,002°. Для компенсации температурных перемещений при измерении датчик крутящего момента может иметь встроенный датчик температуры.

Во многом схожую конструкцию имеет магниторезистивный датчик крутящего момента. Оценка крутящего момента в нем также производится по углу закручивания торсиона. На валу рулевой колонки расположен многополюсный магнит, на валу-шестерне два магниторезистивных чувствительных элемента. При повороте магнитного диска магниторезистивные элементы фиксируют изменение магнитного потока и формируют электрический сигнал.

При эксплуатации электроусилителя рулевого управления необходимо помнить, что выход из строя датчика крутящего момента приводит к отключению усилителя, к счастью это происходит плавно.