Электронное рулевое управление автомобиля

Система активного рулевого управления ( Active Front Steering, AFS ) предназначена для:

изменения передаточного отношения рулевого механизма в зависимости от скорости движения;

корректирования угла поворота передних колес при прохождении поворотов и торможении на скользком покрытии.

Система AFS является совместной разработкой фирм Bosch и ZF . В настоящее время система устанавливается на большинство моделей автомобилей BMW в качестве опции и является фирменным атрибутом данной марки .

Р улевое управление предназначено для обеспечения движения автомобиля в заданном водителем направлении.

Рулевое управление современного автомобиля имеет следующее устройство :

рулевое колесо с рулевой колонкой , рулевой механизм , рулевой привод.

Схема рулевого управления

рулевое колесо , рулевая колонка , карданный вал , датчик крутящего момента на рулевом колесе , электроусилитель руля , рулевой механизм , рулевая тяга , наконечник рулевой тяги с шаровым шарниром

Рулевое колесо воспринимает от водителя усилия, необходимые для изменения направления движения, и передает их через рулевую колонку рулевому механизму. Диаметр рулевого колеса легковых автомобилей находится в пределе 380 — 425 мм, грузовых автомобилей – 440 – 550 .

Этот раздел сайта посвящен электронным системам рулевого управления . А именно, описание, устройство и принцип работы систем. Подробно изложено функционирования раз личных систем. Их ТО диагностирование и возможности ремонта.

Системы рулевого управления с усилителем находят широкое применение. Однако без применения электроники усилители, как правило, имеют постоянный коэффициент усиления, что негативно сказывается на слишком больших и слишком малых скоростях движения автомобиля: на малой скорости требуются большие усилия на рулевом колесе, а на большой скорости — малые. Разработки с целью повышения эффективности рулевого управления базируются на прогрессе в области электронной техники и имеют два направления: 1) управление, реагирующее на скорость движения автомобиля; 2) управление, реагирующее на частоту вращения коленчатого вала двигателя. В 1-м случае коэффициент усиления изменяется в соответствии со скоростью автомобиля, во 2-м — с частотой вращения коленчатого вала двигателя. В обоих случаях цель изменения состоит в том, чтобы делать более легким управление на низкой скорости и менее чувствительным — на высокой. ..

Гидроусилителем рулевого управления (обиходное название – гидроусилитель руля ) называется конструктивный элемент рулевого управления автомобиля , в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса создается с помощью гидравлического привода. Гидроусилитель руля является самым распространенным видом усилителя рулевого управления.

Простейший гидроусилитель руля имеет привод гидронасоса от коленчатого вала двигателя. У такого усилителя производительность прямо пропорциональна частоте вращения колнечатого вала двигателя, что противоречит реальным потребностям рулевого управления (при максимальной скорости движения требуется минимальный коэффициент усиления, и наоборот).

Источник статьи: http://awtoel.narod.ru/indexRul.html

Nissan поставит электронный руль на серийные машины Infiniti

В фирме утверждают, что устранение прямой связи колёс и руля обеспечивает «вождение по намерению» и «вождение с душевным спокойствием». В это трудно поверить. Но эффект, мол, достигается именно такой: автомобиль едет точно туда, куда хочет водитель. И человеку не нужно напрягаться и плотно удерживать руль, какие бы выбоины ни попадались на полотне. Электроника сама скорректирует траекторию легковушки, парируя вредные возмущения.

Устранить механическую связь между рулевым колесом и управляемыми колёсами автомобиля инженеры из разных компаний задумывали не раз. Отвечать за поворот могут и изолированные электроприводы, а баранке можно отвести роль всего лишь электронного джойстика. До сих пор такая концепция «полёта по проводам» (fly-by-wire), давно применяемая в авиации, в автостроении воплощалась только в виде концептов или исследовательских прототипов. А вот компания Nissan выдала небольшую сенсацию: пришла пора решиться на внедрение данного принципа в серийных машинах.

Японцы называют свою систему steer-by-wire («рулевое управление по проводам»). Тестовые образцы машин с таким механизмом компания представила на днях на своём полигоне. Информация о повороте рулевого колеса здесь передаётся в дублирующие друг друга электронные блоки, которые отдают команду электрическому исполнительному механизму. Инженеры обещают даже более точное и лёгкое управление, без люфтов и каких-либо задержек в реакции, нежели в случае прямого соединения баранки и колёс.

Но как быть со столь важной для требовательных водителей обратной связью? Оказывается, в такой системе её тоже можно организовать электронным образом, искусственно меняя усилие на руле при помощи актуатора. Важно, что связь эта поддаётся тонкой настройке и одновременно исключает передачу от колёс на руль каких-либо вибраций и ударов. В Ниссане утверждают, что грамотным выбором программы управления можно добиться ощущения, будто автомобиль — продолжение вашего тела, несмотря на всю виртуальную природу такой связи.

О безопасности новации специалисты тоже подумали основательно. Конструкторы не стали полностью удалять из автомобиля классический рулевой вал, идущий к рулевому механизму. Он остался, но только как аварийный вариант. В норме он отсоединён от колёс. Но в случае отказа электроники либо потери электропитания специальное сцепление тут же восстанавливает прямое механическое управление машиной.

Такое решение японские инженеры, впрочем, считают промежуточным. Мол, когда все привыкнут к steer-by-wire, а уверенность в надёжности системы возрастёт, механическую связь можно будет убрать окончательно. «В будущем, если мы освободимся от прямой связи, мы могли бы разместить руль где угодно, хоть на заднем сиденье, или мы можем обеспечить управление автомобилем с помощью джойстика», — заявил Масахару Сато, инженер Nissan, участвующий в работе над системой.

Самое интересное: рулевое управление по проводам компания намерена внедрить на автомобилях марки Infiniti примерно в течение одного года. Это будет первый случай в истории автомобилестроения, когда принцип fly-by-wire окажется реализован на серийных моделях и они поступят в продажу. Какие именно модели получат новинку, японцы пока не говорят. Но на тестах присутствовал седан Infiniti G37S с таким электронным рулём.

Ещё заманчивее выглядит дальнейшее развитие данной концепции. На том же полигоне японцы продемонстрировали в действии систему автономной аварийной рулёжки (Autonomous Emergency Steering System — AESS). Подобно недавно показанному тем же Ниссаном полностью автономному парковщику, AESS может брать управление автомобилем на себя в случае, если необходимо избежать столкновения с другой машиной или пешеходом. С AESS автомобиль видит всю обстановку впереди, оценивает шанс на успешность аварийного торможения и, если запаса расстояния не хватает, ищет рядом с препятствием свободное пространство, выполняя манёвр уклонения.

Японцы говорят, что система AESS может попасть в серию в течение трёх-пяти лет. «Мы думаем об основах. Какой инструмент сделает автомобиль более приспособленным для людей. Контролируя руки, ноги, глаза и мозг, автомобили развиваются в сторону роботов», — утверждает инженер Тетсуя Иидзима, подразумевая, конечно же, отслеживание ошибок водителя и вмешательство электроники в случае опасности. Заметим, полностью автономные автомобили как эксперимент на дорогах и городских улицах мы уже наблюдали. Но согласитесь, куда любопытнее будет увидеть хотя бы отдельные элементы такой автономности в серийных образцах. Судя по опытам японцев, ждать осталось не так уж долго.

Источник статьи: http://www.drive.ru/news/nissan/infiniti/507fe719b72142c937000057.html

Устройство и принцип работы электроусилителя рулевого управления

Электроусилитель рулевого управления (ЭУР), как и любой другой усилитель, призван уменьшить усилие, прилагаемое водителем при воздействии на рулевое колесо, тем самым повышая уровень комфорта и легкость управления автомобилем. Дополнительное усилие создается за счет электрического привода. Отсутствие гидравлических элементов в системе повышает ее надежность и создает дополнительные возможности для реализации таких функций, как автоматическая парковка. В настоящей статье разберем, какие еще особенности есть у ЭУР, узнаем его устройство и принцип работы.

Функции и назначение

Аббревиатура EPS (Electric Power Steering) переводится как “электрический усилитель руля”, который является альтернативой гидроусилителю. Главное предназначение ЭУР – снижение усилия, прилагаемого водителем на рулевое колесо в процессе управления автомобилем.

К основным преимуществам электроусилителя в сравнении с гидроусилителем можно отнести:

высокую надежность за счет отсутствия гидравлики: исключается вероятность появления утечек и других неисправностей, характерных для ГУР;
более высокую точность и удобство регулирования рулевого управления;
экономию топлива за счет того, что электроусилитель работает только во время поворота руля.

Разновидностью ЭУР является система адаптивного электроусилителя, работающая совместно с системой курсовой устойчивости. Она дает важные преимущества с точки зрения безопасности: корректирует углы поворота колес, повышая устойчивость автомобиля, а также компенсирует недостаточную или избыточную поворачиваемость автомобиля.

Преимущества устройства

Надежность.
Возможность реализации автоматического управления автомобилем.
Простота обслуживания и бесшумная работа.
Экологическая и технологичность безопасность.
Возможность управления транспортным средством в случае выхода системы из строя.
Обеспечение легкости и плавности рулевого управления.
Обеспечение соответствия между углами поворота управляемых колес и руля.
Обеспечение пропорциональности между силами сопротивления повороту колес и усилием на рулевом колесе.

Устройство ЭУР

Конструктивно ЭУР состоит из следующих элементов:

электродвигатель (электромотор);
механическая передача (редуктор);
система управления.

Электрический двигатель

Именно электромотор, который, как правило, представлен асинхронным электродвигателем, приводит в движение электроусилитель руля. При этом существует несколько схем установки электродвигателя:

Электрический двигатель передает усилие на вал рулевого колеса.
Электрический мотор передает усилие на рулевую рейку.

В первом варианте конструкции электроусилитель встроен в рулевую колонку, и электрический двигатель осуществляет передачу крутящего момента на вал рулевого колеса посредством механической передачи.

Варианты установки электродвигателя

Наиболее востребованным считается второй вариант, который называют электромеханическим усилителем рулевого управления (ЭМУР). Варианты его конструкции могут быть представлены в виде усилителя руля с двумя шестернями или усилителя руля с параллельным приводом.

В ЭУР с двумя шестернями передача крутящего момента осуществляется от рулевого колеса на рейку рулевого механизма одной шестерней; на другую шестерню момент передается при помощи электрического мотора.

В ЭУР с параллельным приводом электромотор передает усилие на рейку рулевого механизма за счет ременной передачи или передачи винт-шариковая гайка.

Система управления

Система управления ЭУР состоит из:

входных датчиков;
электронного блока управления;
исполнительного устройства.

датчик угла поворота рулевого колеса;
датчик крутящего момента на рулевом колесе.

Помимо этих элементов система управления ЭУР использует информацию, поступающую от блока управления ABS (колесные датчики скорости) и от блока управления двигателем (датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя).

ЭБУ обрабатывает сигналы датчиков, на основании которых дает команду начать работу исполнительному устройству, в роли которого как раз является электрический двигатель усилителя.

Принцип работы электроусилителя руля

Принцип работы электроусилителя руля следующий: при повороте водителем рулевого колеса происходит скручивание торсионного вала. Эту информацию блоку управления передает датчик крутящего момента. ЭБУ обрабатывает данные, соотносит их с показаниями других датчиков и вычисляет усилие, которое необходимо приложить, чтобы помочь водителю повернуть колеса. Электрический двигатель получает команду и воздействует на вал рулевой колонки либо на рулевую рейку.

Различают следующие режимы работы электроусилителя:

поворот автомобиля в обычном режиме;
поворот машины на большой скорости;
поворот машины на малой скорости;
возврат колес в среднее положение;
поддержание колес в среднем положении.

Преимущества и недостатки электроусилителя руля

К основным преимуществам ЭУР относятся:

экономия топлива – электрический мотор исключает необходимость отбора части мощности у двигателя;
надежность за счет отсутствия гидравлической системы;
обеспечение лучшей связи водителя с дорогой;
компактность и простота обслуживания;
удобство регулирования характеристик рулевого управления;
возможность реализации автоматического управления.

К минусам устройства относятся:

невозможность использования устройства на тяжелых грузовиках из-за его малой мощности;
недостаточная влагозащищенность;
высокая стоимость.

Неисправность EPS

Если на панели приборов загорелась контрольная лампа (значок, на котором находится руль с восклицательным знаком), то это говорит о неисправности EPS. Появление ошибки говорит о том, что электроусилитель не проходит самодиагностику при включении зажигания. Причиной неисправности могут быть множество факторов, например выход из строя какого-нибудь из датчиков, входящих в систему управления EPS. Хотя управлять автомобилем можно и без электроусилителя, но делать этого не стоит. Лучше обратится к специалистам.

Источник статьи: http://techautoport.ru/hodovaya-chast/rulevoe-upravlenie/elektrousilitel.html