Рулевое управление с переменным передаточным отношением

Усилители рулевого управления с изменяемыми усилиями, в зависимости от скорости движения автомобиля и маневрами, стали предпосылками к появлению рулевого управления с изменяемым передаточным отношением.

Система с изменяемым передаточным отношением позволяет, в зависимости от требуемых условий, иметь «легкий руль» с минимальными углами поворота руля (что необходимо при малых скоростях движения и, особенно, при парковке) и «информируемый руль» с хорошей обратной связью при движении автомобиля на высоких скоростях. Приведенное передаточное отношения такого рулевого управления может изменяться в широких пределах: от i = 10 до i = 20. Без современного развития электронных систем управления и контроля, такое решение было бы невозможным.Первой фирмой, предложившей это техническое решение- системуAFS, была фирма BMW.

Система AFS (рис. 9.8) не отличается особой сложностью. Это обычный рулевой механизм с гидроусилителемServotronic. Но рулевой вал разрезан, и в него встроена планетарная передача, корпус которой может вращаться с помощью электродвигателя. Управляет всем, естественно, компьютер.

Система AFS позволяет изменять передаточное отношение рулевого привода в очень широких пределах. Чувствительностью, как было сказано выше, управляет компьютер. Он может использовать любую программу, заложенную в него. В данном случае, заложенная в компьютер программа, позволяет, с помощью системы AFS, избавиться от извечного противоречия: или «острый» руль на малой скорости и слишком нервные реакции на высокой, или спокойное поведение на большой скорости, при «тупом» руле при парковке.

Рис.9. 8. Система AFSфирмы BMW

Рис. 9.9. Рулевой механизм с системой AFS для автомобилей BMW серии 5 выпускает фирма ZF, а патентом владеет Bosch

В заключение обзора рулевых управлений нельзя не упомянуть об «экзотическом», на сегодняшний день, рулевом управлении с электрическим приводом, без жесткой механической связи между рулевым колесом и рулевым механизмом (steer-by-wire) (рис.9.10).

Преимуществ такого технического решения большое количество преимуществ: 

- самое главное – широкие компоновочные возможности,при таком рулевом управлении рулевое колесо можно ставить где угодно: с правой или левой стороны, по центру, или, вообще использовать вне автомобиля в качестве дистанционного управления;

- малый вес и низкая себестоимость из-за уменьшения количества деталей, требующих дорогостоящего процесса металлообработки,кроме того, возникает возможность использования широкой унификации рулевого управления, так как отпадает необходимость решения компоновочных задач для каждого конкретного автомобиля,это так же приводит к значительному снижению стоимости этого рулевого управления;  

- возможность изменять, в широких пределах, характеристики рулевого управления (изменять передаточное отношение привода, характеристики усилий и чувствительности на рулевом колесе и т.п.);

- повышения пассивной безопасности из-за отсутствия рулевой колонки.

Рис. 9.10. Автомобиль Citroen С5 ByWire, у которого применены органы управления – рулевым управлением (steer-by-wire) и тормозной системой (brake-by-wire) без жесткой механической связи – с помощью электропривода

При повышении надежности систем электроуправления без механической связи, повышения КПД электроприводов и источников энергообеспечения (генераторов и источников питания), ввиду существенных преимуществ, данные системы управления имеют очень хорошие перспективы.

Чисто механические системы (без интеллектуальных систем управления) в ближайшее время закончат своё существование, даже на автомобилях низших классов, т.к. не будут соответствовать все более возрастающим требованиям безопасности. А постоянное снижение стоимости и увеличение надежности компьютерных систем управления предопределяет их широкое внедрение в конструкцию систем (и, в частности, в рулевое управление), узлов и агрегатов автомобилей всех ценовых категорий.

Вопросы по теме лекции:

1. Функции системы интеллектуальных транспортных средств, повышающие активную безопасность движения и простоту управления АТС.

2. Рулевые механизмы с электрическими управлением.

3. Усилители рулевого управления с изменяемыми усилиями в зависимости от скорости движения автомобиля и маневрами.

4. Рулевое управление с электрическим приводом без жесткой механической связи между рулевым колесом и рулевым механизмом.

ЛЕКЦИЯ 10. Тема:Электронные системы шасси автотранспортных средств.Подвески автомобиля как элементы электронной системы ESV