Система рулевого управления – Рулевое управление: особенности,виды,устройство,фото,видео | НЕМЕЦКИЕ АВТОМАШИНЫ

Рулевое управление автомобиля — DRIVE2

Знаете, как называется рулевое колесо у гоночного болида? Штурвал! А в наших автомобилях всего то – руль… Чувствуете разницу? Но оставим Шумахеру шумахерово, и поговорим что же такое рулевое управление, или рулевой механизм.

Система рулевого управления служит для управления автомобилем и обеспечения его движения в заданном направлении по команде водителя. Система включает в себя рулевой механизм и ру­левой привод. Что бы представить себе работу рулевых механизмов разных поколений, я разделю объяснение на три части, именно столько их насчитывается в автомобилестроении.

Червячный рулевой механизм

Свое название получил из-за системы привода рулевой колонки, а именно червячной шестерни. В состав рулевой системы входят:

• Руль (думается объяснять не надо?)

• Рулевой вал с крестовиной, представляет собой металлический стержень, у которого с одной стороны расположены шлицы для фиксации руля, а с другой внутренние шлицы для крепления к рулевой колонке. Полная фиксация производится стяжной муфтой, которая обжимает место стыка вала и «червяка» привода колонки. В месте изгиба вала устанавливается кардан, при помощи которого передается боковое усилие вращения.

• Рулевая колонка, устройство, собранное в одном литом корпусе, в состав которой входят червячная ведущая шестерня и ведомая. Ведомая шестерня соединена жестко с рулевой сошкой.

• Рулевые тяги, наконечники и «маятник», совокупность этих деталей соединённых между собой при помощи шаровых и резьбовых соединений.

Работа рулевого механизма выглядит следующим образом: при вращении рулевого колеса, усилие вращения передается на червячный механизм колонки, «червяк» вращает ведомую шестерню, которая в свою очередь приводит в действие рулевую сошку. Сошка соединена со средней рулевой тягой, второй конец тяги крепится к маятниковому рычагу. Рычаг устанавливается на опоре и жестко крепится к кузову автомобиля. От сошки и «маятника» отходят боковые тяги, которые при помощи обжимных муфт соединены с рулевыми наконечниками. Наконечники соединяются со ступицей. Рулевая сошка, поворачиваясь, передает усилие одновременно на боковую тягу и на средний рычаг. Средний рычаг приводит в действие вторую боковую тягу и ступицы поворачиваются, соответственно колеса тоже.

Такая система была распространена на старых моделях «Жигулей» и «BMW».

Реечный рулевой механизм

Самая распространенная система в настоящее время.
Основные узлы это:

• Рулевое колесо (руль)

• Рулевой вал (то же что и в червячном механизме)

• Рулевая рейка – это узел, состоящий из зубчатой рейки, в движение которую приводит рулевая шестерня. Собранная в одном корпусе, чаще из легкого сплава, крепится непосредственно к кузову авто. На концах зубчатой рейки изготовлены резьбовые отверстия для крепления рулевых тяг.

• Рулевые тяги представляют собой металлический стержень, с одного конца у которого резьба, а со второй, шарнирное шаровое устройство с резьбой.

• Рулевой наконечник, это корпус с шаровым шарниром и внутренней резьбой, для вкручивания рулевой тяги.

При вращении рулевого колеса, усилие передается на шестерню, которая приводит в действие рулевую рейку. Рейка «выезжает» из корпуса влево или вправо. Усилие передается на рулевой рычаг с наконечником. Наконечник вставлен в ступицу, которую и поворачивает в дальнейшем.

Для уменьшения усилия водителя при вращении рулевого колеса, в реечное рулевое устройство были введены усилители руля, на них остановимся более подробно

Усилитель руля является вспомогательным устройством для вращения рулевого колеса. Различают несколько типов усилителей руля. Это гидроусилитель, гидроэлектроусилитель, электроусилитель и пневмоусилитель.

1. Гидроусилитель состоит из гидравлического насоса, в действие который приводит двигатель, системы шлангов высокого давления, и бачка для жидкости. Корпус рейки выполнен герметически, так как в нем находится жидкость гидроусилителя. Принцип действия гидроусилителя следующий: насос нагнетает давление в системе, но если руль стоит на месте, то насос просто создает циркуляцию жидкости. Стоит только водителю начать поворачивать руль, как перекрывается циркуляция, и жидкость начинает давить на рейку, «помогая» водителю. Давление направлено в ту сторону, в которую вращается «баранка».

2. В гидроэлектроусилителе система точно такая же, только насос вращает электромотор.

3. В электроусилителе применяется так же электромотор, но соединяется он непосредственно с рейкой или с рулевым валом. Управляется электронным блоком управления. Электроусилитель еще называют адаптивным усилителем из-за возможности прикладывания разного усилия к вращению рулевого колеса, в зависимости от скорости движения. Известная система Servotronic.

4. Пневмоусилитель это близкая «родня» гидроусилителя, только жидкость заменена на сжатый воздух.

Активная рулевая система

Самая «продвинутая» система управления в настоящее время, в состав входит:

• Рулевая рейка с планетарным механизмом и электродвигателем
• Блок электронного управления
• Рулевые тяги, наконечники
• Рулевое колесо (ну а как же без него?)

Принцип работы рулевой системы чем-то напоминает работу АКПП. При вращении рулевого колеса, вращается

www.drive2.ru

🔧 Рулевое управление современного автомобиля. Принцип работы — DRIVE2

🎥 Не забываем смотреть видео, прикрепленные к посту, в которых вы узнаете о разных видах рулевого управления современных автомобилей 😉

Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля посредством поворота передних колес. В настоящее время рулевое управление современного автомобиля стало сложным, ведь механику заменила гидравлика и даже электроника. В данной статье мы рассмотрим принцип работы всех современных типов рулевого управления автомобиля.

🔎 Усилители рулевого управления

Большинство современных автомобилей оснащаются усилителями рулевого управления — ЭУР и ГУР. Усилители рулевого управления предназначены для комфортного управления автомобилем, а также чтобы уменьшить усилие на рулевом колесе и удержать автомобиль после резкого маневра. Сегодня даже в базовой комплектации автомобиль получает усилитель рулевого управления.

До недавнего времени существовали два варианта рулевых механизмов со встроенными гидроусилителями: реечные и «винт — шариковая гайка — сектор». Последние ставили на большие автомобили и внедорожники. Сегодня и на тяжелых машинах все чаще появляются компактные «рейки».

принцип действия реечного механизма с гидроусилителемВспомним принцип действия реечного механизма с гидроусилителем. В корпусе — распределительный клапан с чувствительным элементом — торсионом, связанным с рулевым валом. Водитель поворачивает баранку, торсион, закручиваясь, перемещает золотник. Тот приоткрывает отверстия масляных каналов, идущих к силовому цилиндру гидроусилителя. Последний подталкивает рейку, снижая усилие на руле. Едва водитель перестает крутить штурвал, торсион возвращается в исходное положение, а жидкость перепускается обратно в бачок.

Производительность насоса, приводимого ремнем от коленвала, должна быть такова, чтобы при работе мотора на холостом ходу водитель мог крутить руль без «закусываний» со скоростью не меньше 1,5 оборота в секунду. Избыточное давление стравливает перепускной клапан.

Сделать управление комфортным как при парковках, так и на скоростной трассе, помогают рулевые механизмы с переменным передаточным отношением: в центре рейки зубья нарезаны с маленьким шагом, на концах — шаг больше. При незначительных углах поворота машина не так остро реагирует на действия рулем, что очень важно на больших скоростях, зато, разворачиваясь, крутить баранку приходится меньше.

🔎 Сервотроник

Дополнительный комфорт и безопасность привнесли системы, регулирующие усилие на руле в зависимости от скорости. Пример — рулевое управление «Сервотроник».

Представим, что водитель поворачивает направо. Золотник открывает путь жидкости к силовому цилиндру, помогающему рейке поворачивать колеса. Одновременно масло через электромагнитный клапан (им управляет электронный блок, получающий информацию от датчика скорости) начинает поступать в камеру обратного действия. Один из перепускных клапанов открывается, возникает разница давлений, и поршень, опускаясь, ограничивает ход золотника. Давление в силовом цилиндре гидроусилителя падает, а усилие на руле, напротив, возрастает. Когда водитель перестает крутить баранку — золотник и обратный клапан закрываются.

При повороте влево открывается другой перепускной клапан, а поршень поднимается, вновь корректируя передвижение золотника, давление стравливается в другой части силового цилиндра.

При парковке и движении черепашьим шагом (примерно до 20 км/ч) электромагнитный клапан, ограничивающий подачу жидкости в камеру обратного действия, закрыт — руль можно повернуть одним пальцем. С ростом скорости клапан постепенно открывается и усилие на штурвале возрастает.

Устройство работает эффективно и надежно. Но гидравлический насос забирает силы у двигателя, а значит, тот съедает лишнее топливо, вредит экологии. Особенно нежелателен такой «нахлебник» маломощным моторам. Конструкторы нашли иное решение: давление рабочей жидкости нагнетает электрический насос. Блок управления получает информацию от датчиков вращения руля и скорости автомобиля.

Производители скрупулезно подсчитали, что благодаря электрогидравлическим усилителям автомобиль экономит около 0,2 л/100 км. Немаловажно, что инженерам проще подбирать характеристики, настраивать устройство для конкретной модели.

🔎 Активное рулевое управление

Следующий шаг — так называемое активное управление (Active Steering). Главное преимущество — возможность изменять передаточное отношение между рулем и колесами. На пути от баранки к рулевому механизму с гидроусилителем встроена планетарная передача с электромотором.

Когда вы отъезжаете от тротуара, передаточное отношение минимально, а количество полных оборотов руля не более двух. С ростом скорости машины управление становится менее чувствительным, а стоит вырваться на загородную трассу — электромотор, подкручивая водило планетарного редуктора, увеличит передаточное отношение.

Активное рулевое управление, сотрудничая с другими системами, способно помочь и в сложных ситуациях. Например, машину занесло. Компью

www.drive2.ru

Система активного рулевого управления

С каждым годом современные автомобили становятся все “умнее”, помогая водителю в управлении, обеспечивая безопасность и комфорт. «Автоматы», электронные дроссельные заслонки, системы стабилизации, электрогидравлические тормоза… Но рулить-то надо самому! Это святое. Однако не обошли стороной эти тенденции и рулевое управление.

AFS (Active Front Steering), разработанная инженерами BMW, проста, как все гениальное (партнерами выступили Bosh и ZF). Главная часть AFS — планетарная передача, корпус которой может вращаться с помощью электромотора. Она встроена в разрезанный рулевой вал и управляется командами компьютера.

Что это дает? Не будем торопиться. Сначала вкратце очертим границы проблемы. Она касается управляемости, которая в данном случае зависит от передаточного числа рулевого механизма. Чем оно меньше, тем быстрее машина реагирует на поворот руля. Весьма удобно, особенно при парковке: не требуется бесчисленное количество раз крутить баранку от края до края.

Однако на большой скорости достоинства оборачиваются недостатками. Малейшее движение руками — и машина уже метнулась в сторону очень твердого на вид отбойника у обочины шоссе. Вот и ищут автопроизводители компромисс между управляемостью, безопасностью и комфортабельностью, «усредняя» эти характеристики. Система AFS позволяет изменять передаточное отношение рулевого привода в очень широких пределах.

Чувствительностью управляет компьютер, а в него можно заложить любую программу. А это значит, что с помощью системы AFS можно избавиться от извечного противоречия: или «острый» руль на малой скорости и слишком нервные реакции на высокой, или спокойное поведение на большом ходу, но «тупой» руль при парковке.

На серийной «пятерке» BMW передаточное отношение рулевого механизма составляет 1:18, и это компромиссный вариант. Благодаря помощи электромотора системы AFS эта цифра в низкоскоростных режимах снижается до 1:10 — это менее двух оборотов руля от упора до упора. Парковаться с таким «быстрым» рулем очень удобно! А чтобы с ростом скорости автомобиль не становился «нервным» в управлении, электроника по мере разгона постепенно снижает активность электродвигателя. На 180—200 км/ч он вообще отключается — передаточное отношение возвращается к стандартному.

А на максимальных скоростях электромотор вновь вступает в действие, но начинает вращаться в противоположную сторону. Ведь система AFS способна не только увеличивать чувствительность рулевого управления, но и уменьшать ее, повышая передаточное отношение до 1:20 и более!

Устройство системы активного рулевого управления

В разрез рулевого вала встроен планетарный механизм. Если электродвигатель не работает, то сателлиты соединяют вал и шестерню рулевого механизма напрямую. Если электродвигатель вращается, он через червяк поворачивает эпициклическую шестерню и в зависимости от направления работы или увеличивает, или уменьшает угловую скорость выходного вала. При отказе системы электромагнит аварийного фиксатора запирает червяк, блокируя механизм изменения передаточного отношения.

Компоненты системы Active Steering

Компоненты системы рулевого управления Active Steering: гидроусилитель руля (3) с планетарным механизмом и электромотором, электронный блок управления (1) и датчик определения отклонения от заданного направления движения (2)

Суть работы системы Active Steering в следующем: с увеличением скорости угол поворота управляемых колес уменьшается при неизменном угле поворота рулевого колеса. При снижении же скорости (особенно сильно это проявляется в режиме парковки) управляемые колеса стремятся отклониться, наоборот, на больший угол. Заметьте, на рисунках угол поворота руля одинаков.

Как работает AFS

Active Steering от BMW сохраняет механическую рулевую колонку, постоянно соединяющую руль с передними колесами автомобиля. Это не только гарантирует полное сохранение всех функций рулевого управления в случае, если одна из вспомогательных систем перестанет работать в заданном режиме или даже полностью выйдет из строя, но обеспечивает подлинное “чувство руля”, которое столь важно для настоящего водителя.

Но прежней неограниченной свободы водителю, тем не менее, уже не видать — планетарный механизм с электромотором все-таки может доворачивать управляемые колеса на 7—8 градусов по команде бортовой электроники. То есть автомобиль может подруливать самостоятельно! Таким образом, система Active Steering сочетает в себе преимущества чисто электронной системы “управления по проводам”, в которой вообще не предусмотрено механическое соединение между рулем и передними колесами, и настоящее “чувство руля”, которое на данный момент можно обеспечить лишь с механической системой рулевого управления.

Управление по проводам

И все-таки будущее, видимо, не за хитрой механикой или гидравликой, усложненными электроникой. Конструкторам автомобилей не дает покоя привычка, которую больше века назад ввел в обиход Вильгельм Майбах, конструктор знаменитого «первого настоящего» автомобиля Mercedes Simplex, — рулить круглым рулем, а газовать и тормозить двумя напольными педалями.

Гранды автомобилестроения вовсю работают над системами без механической связи между рулем и колесами – так называемым управлением по проводам (steering by wire). Преимущества электроники перед гидравликой очевидны: она не только точнее передает движения рук пилота, но и меньше весит, надежнее (содержит меньше деталей), а также легче дублируется, поскольку проложить второй-третий кабель проще, чем гидравлические шланги.

Вращение руля отслеживает специальный датчик. Электронный блок, получая информацию о скорости, боковых и вертикальных ускорениях, посылает сигнал на актуаторы – электромоторы, поворачивающие колеса. В критической ситуации автомобиль сможет самостоятельно (причем быстрее человека!) повернуть колеса на нужный угол. Допустим, системе стабилизации не удалось предотвратить занос, и машина, как волчок, закрутилась на обледеневшем шоссе. Быстродействующая электроника, опросив датчики, повернет руль, куда и на сколько нужно, и притормозит одно или пару колес. Самостоятельность автомобиля намного упростит жизнь водителю: например, компьютер ловко припаркуется.

А когда машины научат хорошо “видеть”, они смогут даже объезжать препятствия. Такие системы выгодны и технологически: протянуть провода куда проще, чем вал с шарнирами. Рулевая трапеция получает отставку – разные углы поворота колес задают сами электромоторы. Кстати, и с точки зрения пассивной безопасности такая конструкция лучше.
Концептов без традиционного управления уже немало. Пришедшая из авиации технология by-wire уже довольно часто применяется в автомобилях , главным образом – в «электронной» педали газа.

BMW AG пошла дальше: в Z22 эта технология «внедрена» в рулевое управление и тормозную систему. Рулевое колесо – на привычном месте, но колонка ликвидирована. Баранка «насажена» на ось электромотора постоянного тока, который обеспечивает возвратное действие на руле. Датчики следят за углом поворота баранки, по их сигналам, обработанным электронным блоком, два электромотора перемещают рейку рулевого механизма. В зависимости от угла поворота колес и от того, как они контактируют с дорогой, определяется необходимая водителю степень обратной связи. Плюсы очевидны – от дополнительной свободы в размещении педального узла (в связи с исчезновением колонки) до легкой реализации переменных характеристик рулевого управления.

Компания Siemens представила систему Connected Truck для седельных тягачей. В ней управление агрегатами грузовика сделано электронным, а руль больше не имеет прямой связи с колесами, превратившись в подобие манипулятора для компьютерных игр. По мнению Siemens, ее система в десять раз сокращает количество соединений между шасси и кабиной, экономя место, материалы и время для ремонта или замены неисправных узлов.

Управление автомобилем при помощи джойстика

Чем же мы будем рулить в будущем? Компьютерным «джойстиком», как у концепт-кара Mercedes F200 образца 1996 года? Штурвалом с мотоциклетными вращающимися гашетками «газа» и тормозными эспандерными рукоятками, как на концепт-каре GM Hy-Wire 2004 года?
Citroen предлагает еще один вариант: электронное рулевое управление.

Колеса поворачивает мощный электромеханический усилитель, встроенный в рулевую «рейку», — подобный тому, что имеют Mazda RX-8 или Lexus Rh500h. Но ни малейшего подобия рулевой колонки здесь нет — сигнал подается по проводам. Сам руль — это штурвал, как для компьютерных игр. И как работает все это хозяйство? Штурвал можно повернуть всего на 60° — это меньше, чем в Формуле-1.

Отклоняешь рогатую конструкцию — под капотом немедленно раздается энергичное жужжание мощной «рулевой машинки», и большой Citroen шарахается в сторону, как испуганная лошадь! С непривычки управлять таким автомобилем довольно сложно! При каждом повороте или торможении кузов кренится и клюет носом. Угадать, на какой угол повернет автомобиль в каждый конкретный момент, непросто — ведь чем медленнее едет экспериментальный Citroen, тем «острее» становится штурвал. Хорошо хоть, что усилие на нем присутствует, и немалое — его обеспечивает специальный генератор обратной связи.

Производители автомобилей давным-давно поняли, что техническим достижениям радуется лишь небольшая часть покупателей, а остальных приходится уговаривать и убеждать. Во многом прогресс в области автостроения сдерживается именно консерватизмом автомобилистов. Наверняка, тем, кто просидел за баранкой десятки лет, придется привыкать к новому управлению. А молодые скорее всего без труда освоят джойстик. Ведь у многих из них большой опыт вождения компьютерных машинок.

avtonov.info

виды, устройство и принцип работы

Рулевой привод представляет собой механизм, состоящий из рычагов, тяг и шаровых шарниров и предназначенный для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам. Устройство обеспечивает необходимое соотношение углов поворота колес, что влияет на эффективность рулевого управления. Помимо этого конструкция механизма позволяет уменьшить автоколебания управляемых колес и исключить их самопроизвольный поворот при работе подвески автомобиля.

Конструкция и виды рулевого привода

Устройство привода рулевой рейки

К приводу относятся все элементы, находящиеся между рулевым механизмом и управляемыми колесами. Структура узла зависит от типа используемой подвески и рулевого механизма.

Рулевой привод механизма «шестерня-рейка»

Данный вид привода, входящий в состав рулевой рейки,  получил наибольшее распространение. Он состоит из двух горизонтальных тяг, рулевых наконечников и поворотных рычагов стоек передней подвески. Рейка с тягами соединяется при помощи шаровых шарниров, а наконечники фиксируются стяжными болтами либо при помощи резьбового соединения.

Также следует заметить, что с помощью рулевых наконечников регулируется схождение колес передней оси.

Привод с механизмом типа «шестерня – рейка» обеспечивает поворот передних колес автомобиля на разные по величине углы.

Рулевая трапеция

Рулевая трапеция с разрезной тягой

Рулевая трапеция обычно применяется в рулевом управлении с червячным или винтовым механизмом. Она состоит из:

  • боковых и средней тяг;
  • маятникового рычага;
  • правого и левого поворотного рычага колес;
  • рулевой сошки;
  • шаровых шарниров.

Каждая тяга имеет на своих концах шарниры (опоры), которые обеспечивают свободное вращение подвижных деталей рулевого привода относительно друг друга и кузова автомобиля.

Рулевая трапеция обеспечивает поворот управляемых колес на разные углы. Нужное соотношение углов поворота осуществляется путем подбора угла наклона рычагов относительно продольной оси автомобиля и длины рычагов.

Исходя из конструкции средней тяги трапеция бывает:

  • с цельной тягой, которая применяется в зависимой подвеске;
  • с разрезной тягой, используемой в независимой подвеске.

Также она может отличаться по типу расположения средней тяги: перед передней осью либо после нее. В большинстве случаев рулевая трапеция применяется на грузовых автомобилях.

Рулевой наконечник с шаровым шарниром

Шаровый шарнир

Шаровой шарнир сделан в виде съемного наконечника рулевой тяги, в его состав входят:

  • корпус шарнира с заглушкой;
  • шаровой палец с резьбой;
  • вкладыши, которые обеспечивают вращение шарового пальца и ограничивают его перемещение;
  • защитный кожух («пыльник») с кольцом для фиксации на пальце;
  • пружина.

Шарнир выполняет передачу усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и обеспечивает подвижность соединения элементов рулевого привода.

Шаровые опоры воспринимают все удары от неровностей дорожной поверхности и потому подвержены быстрому износу. Признаками износа шаровых опор являются люфт и стук в подвеске при проезде неровностей. В этом случае неисправную деталь рекомендуется заменить на новую.

По способу устранения зазоров шаровые шарниры подразделяются на:

  • саморегулируемые – они не требуют регулировок в процессе эксплуатации, а появившийся в результате износа деталей зазор выбирается благодаря поджиманию головки пальца с помощью пружины;
  • регулируемые – в них зазоры между деталями устраняет затяжка резьбовой крышки;
  • нерегулируемые.

Заключение

Рулевой привод является важной частью рулевого управления автомобиля. От его исправности зависит безопасность и комфорт управления автомобилем, поэтому необходимо своевременно проводить техническое обслуживание и менять вышедшие из строя детали.

techautoport.ru

Система адаптивного рулевого управления — DRIVE2

Пока большинство автопроизводителей только присматриваются к рулевому управлению по проводам (steer-by-wire) компания Nissan разработала и внедрила на серийных автомобилях систему, в которой отсутствует жесткая механическая связь между рулем и колесами. Система адаптивного рулевого управления (Direct Adaptive Steering, DAS) устанавливается на некоторые комплектации автомобиля Infiniti Q50 с 2013 года. Как следует из названия, электроника позволяет адаптировать работу рулевого управления к конкретным условиям движения и индивидуальным запросам водителя.

Электронная система адаптивного рулевого управления включает входные датчики, электронные блоки управления и исполнительные устройства.

В системе DAS используется два вида датчиков: угла поворота рулевого колеса и усилия на колесе. Датчик угла поворота рулевого колеса фиксирует фактический угол поворота. Информация от датчика используется для вычисления угла поворота передних колес.

Датчик усилия на колесе устанавливается в рулевом механизме передних колес (конкретную информацию о количестве и расположении датчиков производитель не дает, предлагаемая информация является предположением автора). Он служит для формирования обратной связи с рулевым колесом в зависимости от условий движения.

Сигналы от датчиков поступают в электронные блоки управления. Безопасную работу системы адаптивного рулевого управления обеспечивают три блока управления (первая ступень защиты). вк.ком/карс.бест Они постоянно контролируют работу друг друга с готовностью в любой момент взять на себя функции соседа. В своей работе блоки управления взаимодействуют с другими системами автомобиля.

В соответствии с заложенной программой блоки формируют управляющие воздействия на исполнительные устройства: сервопривод рулевого механизма, сервопровод рулевого колеса, электромагнитное сцепление. Сервопривод рулевого механизма обеспечивает поворот колес на определенный угол. В системе используется отдельный сервопривод на каждое из передних колес. Сервопривод рулевого колеса создает электронную симуляцию естественного сопротивления на рулевом колесе, т.н. обратную связь с дорогой.

Электромагнитное сцепление является важным элементом безопасности (вторая ступень защиты). При подаче электрической энергии сцепление размыкается, рулевое управление осуществляется по проводам. При прекращении подачи электрической энергии (в том числе в аварийной ситуации) сцепление замыкается, рулевое управление производится по традиционной механической схеме. Электромагнитное сцепление устанавливается в разрезе рулевой колонки.

Подпись к фото:

1: сервопривод рулевого колеса;
2: электромагнитное сцепление;
3: электронные блоки управления;
4: сервоприводы рулевого механизма.

Работа электронной системы адаптивного рулевого управления осуществляется следующим образом. Когда водитель вращает рулевое колесо, датчик угла поворота рулевого колеса считывает изменение угла, а электронный блок управления рассчитывает необходимый угол поворота передних колес. Сервоприводы рулевого механизма перемещают рулевую рейку и обеспечивают поворот колес на расчетный угол. Фактическое усилие поворота на колесе измеряется соответствующим датчиком и передается в блок управления. После обработки информации блок управления посылает сигнал на сервопривод рулевого колеса для имитации обратной связи с дорогой.

Система Direct Adaptive Steering позволяет водителю выбирать характер обратной связи (усилие на рулевом колесе и реакцию системы). Данная статья опубликована в паблике Машины. В настройках предусмотрены три режима работы: тяжелый, стандартный и легкий. Кроме перечисленных режимов, усилия и реакции системы могут быть персонализированы (настроены под конкретного водителя).

Система адаптивного рулевого управления имеет несколько существенных преимуществ, отличающих ее от традиционного механического управления:

быстродействие;
точность управления;
отсутствие вибраций на рулевом колесе;
возможность реализации новых функций.
Прямой цифровой канал от рулевого колеса к рулевой рейке и обратно обеспечивает высокое быстродействие и точность движения по выбранной траектории, что делает управление транспортным средством более комфортным, информативным и безопасным. Кроме того, система позволяет двигаться прямолинейно при сильном поперечном ветре без подруливания. Система DAS защищает водителя и от чрезмерных вибраций руля, которые наблюдаются при движении по неровным дорогам. При этом сохраняется связь с дорогой.

Система адаптивного рулевого управления открывает широкие перспективы для реализации новых функций, особенно в части активной безопасности. В настоящее время на базе системы построена активная система движения по полосе, в которой с помощью видеокамеры и блока управления осуществляется автоматическое удержание автомобиля в центре полосы движения.

Недостаток у электронной системы адаптивного рулевого управления, пожалуй, один, да и то психологического свойства. Пока сложно свыкнуться с мыслью, что ты управляешь автомобилем лишь виртуально, а реально все делает электроника.

www.drive2.ru

Как работает система рулевого управления

Система рулевого управления позволяет поворачивать колеса автомобиля при вращении рулевого колеса. При этом обод рулевого колеса поворачивается на больший угол, чем колесные диски.

Эта система позволяет водителю прикладывать меньше усилий для управления тяжеловесным автомобилем. При повороте из крайнего левого положения в крайнее правое положение обод колеса диаметром 380мм проходит путь в 5м, при этом ребро колеса смещается всего на 300мм. Если бы водителю пришлось прикладывать усилия для поворота самого колеса, он должен был бы давить на него в 16 раз сильнее.

Усилие, требуемое для поворота рулевого колеса, передается колесам с помощью системы поворотных рычагов. Эти рычаги позволяют перемещать колеса вверх и вниз для работы подвески без изменения угла поворота.

Так выглядит обычная реечная передача, в которой рейка напрямую взаимодействует с рычагами колес.

При движении на повороте такая передача обеспечивает больший угол поворота внутреннего переднего колеса, которое отклоняется от стандартного положения сильнее, чем внешнее.

Шарниры должны быть тщательно подогнаны друг к другу, в противном случае колеса будут болтаться, и управление будет неточным.

В настоящее время часто используются системы рулевого управления двух типов, включающие в себя реечную передачу или коробку рулевого механизма.

В больших автомобилях любая система снабжена усилителем, чтобы водителю было легче поворачивать рулевое колесо.

Система рулевого управления с реечной передачей

Реечная передача

Зубчатый валик плотно соприкасается с рейкой так, чтобы между зубьями не оставалось зазоров. Это позволяет управлять движением колес с большой точностью.

В основании колонки рулевого управления есть разъем с небольшой шестерней, зубья которой соприкасаются с зубьями рейки (длинной пластины с поперечными засечками).

Вращаясь, шестерня перемещается по рейке из стороны в сторону. Концы рейки соединены с колесами поперечной рулевой тягой.

Это очень простая система с немногочисленными подвижными деталями, которые редко смещаются или изнашиваются, поэтому управление производится с большой точностью.

Карданный шарнир в колонке рулевого управления, соединенный с рейкой, не позволяет водителю слишком сильно выворачивать руль.

Система рулевого управления с коробкой рулевого механизма

В основании колонки рулевого управления есть коробка с червячной шестерней. Червячный вал представляет собой цилиндр с резьбой, похожий на короткий винт. При вращении червячный вал двигает все, с чем соприкасается его резьба, как винт, который двигает накрученную на него гайку.

В зависимости от конструкции подвижная часть может представлять собой часть зубчатого колеса, большую гайку, а также палец или ролик с вилкой. 

В системе с червячным валом и пальцем вал перемещает откидную рукоятку с помощью пальца с вилкой.

В системе с гайкой предусмотрены твердые подшипники, которые находятся в участке с резьбой. При движении гайки шарик подшипника выкатывается в трубку, которая возвращает его в первоначальное положение. 

Червяк перемещает откидную рукоятку, соединенную с рычагом управления с помощью рулевой тяги. В свою очередь, рычаг управления меняет положение ближайшего переднего колеса.

В системе рулевого управления с циркулирующим шариком в резьбу между червяком и гайкой заложены шарики.

Средняя рулевая тяга ведет к одному из колес и соединяется с ним поперечной тягой и рулевой сошкой. Дальний конец средней рулевой тяги крепится к вращающемуся маятниковому рычагу. Конструкции рычагов варьируются в зависимости от модели автомобиля.

Система рулевого управления с коробкой рулевого механизма включает в себя множество подвижных деталей, которые могут изнашиваться или смещаться, поэтому она менее точна.

Рулевое управление с усилителем

Для управления грузовиками и другими тяжеловесными автомобилями водителям приходится прикладывать массу усилий для вращения рулевого колеса. Для того, чтобы перейти из левого крайнего положения в правое, необходимо совершить не один оборот.

Это не позволяет быстро парковать такие автомобили в ограниченном пространстве. Для решения подобных проблем производители оснащают системы рулевого управления усилителями. Усилитель включает в себя насос, который работает от двигателя и подает масло на рейку или в коробку рулевого механизма.

Клапаны в рулевой рейке или коробке открываются, когда водитель поворачивает рулевое колесо, и масло поступает в цилиндр, перемещая поршень, который помогает колесу двигаться в нужном направлении.

Когда водитель останавливает вращение, клапан закрывается, и поршень прекращает двигаться.

При этом механизм лишь облегчает управление, т.к. рулевое колесо по-прежнему связывается с колесами автомобиля обычным способом.

При отключении механизма водитель по-прежнему может управлять автомобилем, но для этого ему требуется гораздо больше усилий.

17koles.ru

Активное рулевое управление AFS: устройство и принцип работы

AFS (Active Front Steering) — это система активного рулевого управления, которая по своей сути является усовершенствованной классической системой рулевого управления. Основное назначение AFS – верное распределение усилия между всеми составляющими рулевой системы, а главная цель – повысить эффективность управления автомобилем на различных скоростях. Водитель же, при наличии в автомобиле активного рулевого управления, получает повышенный комфорт и уверенность в движении. Рассмотрим принцип работы, устройство AFS, а также его отличия от классической системы рулевого управления.

Принцип работы

Общий вид AFS BMW 7

Активное рулевое управление включается в работу вместе с запуском двигателя. Режимы работы системы AFS зависят от текущей скорости автомобиля, угла поворота рулевого колеса и типа дорожного покрытия. Таким образом, системе удается оптимально изменять передаточное отношение (усилие от рулевого колеса) в рулевом механизме в зависимости от режима движения автомобиля.

При начале движения автомобиля включается электродвигатель. Он начинает работать после сигнала от датчика угла поворота руля. Электромотор посредством червячной пары начинает вращать внешнюю шестерню планетарного редуктора. Основная функция внешнего зубчатого колеса – изменение передаточного отношения. При максимальной скорости вращения шестерни оно достигает наименьшего значения (1:10). Все это способствует снижению количества оборотов руля и повышению комфорта при маневрировании на низкой скорости.

Увеличение скорости автомобиля сопровождается замедлением скорости вращения электромотора. Из-за этого постепенно (пропорционально увеличению скорости движения) растет передаточное отношение. Электромотор прекращает вращаться на скорости 180-200 км/ч, при этом усилие от рулевого колеса начинает передаваться непосредственно на рулевой механизм, а передаточное отношение становится равным значению 1:18.

Если скорость автомобиля продолжает увеличиваться, электродвигатель снова запускается, однако в этом случае он начинает вращаться в другом направлении. Значение передаточного отношения при этом может достигнуть 1:20. Рулевое колесо становится наименее острым, его обороты до крайних положений увеличиваются, что обеспечивает безопасное совершение маневров на большой скорости.

Система AFS также способствует стабилизации движения автомобиля при потере сцепления задней оси с дорожным покрытием, а также при торможении на скользких участках дороги. Курсовая устойчивость машины сохраняется с помощью системы динамической стабилизации (DSC — Dynamic Stability Control). Именно после сигналов от ее датчиков AFS корректирует угол поворота передних колес.

Еще одна особенность активного рулевого управления – это невозможность его отключения. Данная система функционирует постоянно.

Устройство и основные составляющие

Схема AFS: 1 — насос гидроусилителя руля, 2 — шланги, 3 — бачок для рабочей жидкости, 4 — электронный блок управления, 5 — шина обмена данными, 6 — электродвигатель , 7 — датчик угла поворота электродвигателя , 8 — клапан системы Servotronic, 9 — планетарный редуктор , 10 — аварийный фиксатор , 11 — датчик суммарного угла поворота, 12 — рулевой механизм

Основные составляющие AFS:

  • Рулевая рейка с планетарным редуктором и электромотором. Планетарный механизм изменяет скорость вращения рулевого вала. Данный механизм состоит из коронной (эпициклической) и солнечной шестерен, а также блока сателлитов и водила. Планетарный редуктор размещается на рулевом валу. Электродвигатель вращает коронную шестерню через червячную передачу. При вращении этого зубчатого колеса меняется передаточное отношение механизма.
  • Входные датчики. Необходимы для измерения различных параметров. При работе AFS используются: датчик угла поворота рулевого колеса, датчики положения электродвигателя, датчики системы динамической стабилизации, датчики суммарного угла поворота. Последний датчик может отсутствовать, а угол рассчитывается на основании сигналов с остальных датчиков.
  • Электронный блок управления (ЭБУ). В него приходят сигналы со всех сенсоров. Блок обрабатывает сигнал, а после отправляет команды на исполнительные устройства. ЭБУ также активно взаимодействует со следующими системами: электрогидравлический усилитель руля Servotronic, система управления двигателем, DSC, система доступа в автомобиль.
  • Рулевые тяги и наконечники.
  • Рулевое колесо.

Преимущества и недостатки

Система AFS обладает неоспоримыми преимуществами для водителя: она повышает безопасность и комфорт во время движения автомобиля. AFS – электронная система, являющаяся более предпочтительной, нежели гидравлика, благодаря следующим своим преимуществам:

  • точная передача действий водителя;
  • повышенная надежность из-за меньшего количества деталей;
  • высокое быстродействие;
  • малый вес.

Существенных недостатков у AFS не выявлено (не считая его стоимости). Активное рулевое управление редко дает сбои. Если все же удалось повредить электронную начинку, то самостоятельно настроить систему не получится – необходимо везти автомобиль с AFS в сервис.

Применение

Active Front Steering является фирменной разработкой немецкого автоконцерна BMW. На текущий момент AFS устанавливается в качестве опции на большинство машин данной марки. Впервые активное рулевое управление было установлено на автомобили BMW в 2003 году.

Выбирая машину с активным рулевым управлением, автолюбитель получает комфорт и безопасность при езде, а также легкость управления. Повышенная надежность системы Active Front Steering гарантирует продолжительную эксплуатацию без поломок. AFS – это опция, которой не стоит пренебрегать при покупке нового автомобиля.

techautoport.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *